Исследование достоверности прогнозирования малоцикловой долговечности деталей газотурбинных двигателей на основе уравнения мэнсона

А. М. Портер, С. А. Букатый, Д. П. Лёшин

Аннотация


Рассматривается прогнозирование малоцикловой долговечности образцов и дисков газотурбинных двигателей (ГТД) методом универсальных наклонов – на основе уравнения Мэнсона и его различных модификациях. Уравнение Мэнсона получено в результате испытаний стандартных образцов на растяжение-сжатие, т.е. при одноосном напряжённом состоянии и симметричном цикле нагружения. При сложном напряжённо-деформированном состоянии в модификации уравнения введено среднее напряжение цикла, но чёткие рекомендации его определения отсутствуют. В работе предложены различные варианты представления среднего напряжения. За основу верификации различных модификаций были приняты результаты испытаний стандартных образцов с круглым сечением, образцов с замком «ласточкин хвост», вырезанных из дисков компрессора, а также натурных дисков новых и бывших в эксплуатации. Испытания проводили при отнулевом цикле нагружения, приближенном к реальным условиям работы основных деталей ГТД. Путём сравнения результатов расчётов с экспериментальными данными выявлены наиболее эффективные варианты уточнения уравнения Мэнсона. При этом установлено значительное влияние на малоцикловую долговечность не только величины деформаций деталей, но и типа напряжённо-деформированного состояния. Поэтому наиболее эффективным оказалось использование интенсивностей напряжений. Установлено также, что уточнение уравнения, введённое Мэнсоном и Муралидхараном, применимо только для напряжённых состояний, близких к плоскому.


Ключ. слова


Малоцикловая усталость; уравнение Мэнсона; образцы и диски ГТД; испытания на малоцикловую усталость; прогнозирование долговечности; среднее напряжение

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. Manson S.S. Fatigue: A Complex Subject – Some Simple Approximations // Experimental Mechanics. 1965. V. 5, no. 7. P. 193-226.

2. Демьянушко И.В., Биргер И.А. Расчёт на прочность вращающихся дисков М.: Машиностроение, 1978. 247 с.

3. Муралидхаран У., Мэнсон С. Модифицированное уравнение с универсальными показателями степени для оценки усталостных характеристик металлов // Теоретические основы инженерных расчётов. 1988. № 4. С. 87-92.

4. Портер А.М. , Букатый С.А., Округин А.А. Исследование процессов накопления повреждений и разрушения валов и дисков ГТД из материалов ЭИ-961 в зависимости от длительности действия максимальных напряжений в цикле нагружения // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии имени П.А. Соловьёва. 2008. № 2(14). С. 65-74.

5. Кузменко М.Л., Матвеенко Г.П., Портер А.М., Букатый С.А. Способ упрочнения деталей. Пат. РФ № 2431687; опубл. 20.10.2011; бюл. № 29.


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/1998-6629-2014-0-5-4(47)-142-150

Ссылки

  • Ссылки не определены.


 

Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN: 2541-7533