Реконструкция динамического нагружения лопатки вентилятора перед её разрушением

В работе стояла задача объяснить причину разрушения рабочей лопатки вентилятора, которое произошло при запуске двигателя в составе объекта на земле. В результате проведённого фрактографического анализа фрагментов лопатки было выявлено, что разрушение произошло из-за зарождения в ней усталостной трещины. Было установлено место зарождения трещины, параметры роста трещины, проведён спектральный анализ излома. Для установления причины появления усталостной трещины в лопатке необходимо было определить динамическое состояние лопатки во время её разрушения. Фрактографическим способом были определены участки второй стадии устойчивого роста трещины, при которой формируются усталостные бороздки. Зная шаг усталостных бороздок, с использованием закона Пэриса определён размах коэффициента интенсивности напряжения трещины. Для определения напряжений проведён комплекс расчётных работ, включающих моделирование развития трещины в лопатке. Основной предпосылкой для работы стала возможность моделирования коэффициента интенсивности напряжений на каждом шаге роста трещины и сравнение с экспериментальными данными. Расчёт показал при каких условиях происходит многократное увеличение напряжений и позволил получить предполагаемое значение амплитуды колебаний. Дополнительный модальный анализ показал резонансную форму, которая и обусловила усталостный характер развития трещины. Данный подход позволил определить при каких условиях происходил рост трещины в лопатке и выявить причину разрушения.