Особенности моделирования устойчивого роста трещин малоцикловой усталости в основных деталях авиационного газотурбинного двигателя
- Авторы: Рябов А.А.1, Мохов К.Ю.1, Воронков О.В.1, Кудрявцев А.Ю.1, Мусеев А.А.2
-
Учреждения:
- ООО «Саровский инженерный центр»
- АО «ОДК-Климов»
- Выпуск: Том 21, № 3 (2022)
- Страницы: 127-140
- Раздел: МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
- URL: https://journals.ssau.ru/vestnik/article/view/10853
- DOI: https://doi.org/10.18287/2541-7533-2022-21-3-127-140
- ID: 10853
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Приводятся теоретические основы отраслевой методики конечно-элементного моделирования процесса устойчивого роста трещин малоцикловой усталости в основных деталях авиационного газотурбинного двигателя на примере диска осевого компрессора. Описываются параметры типовых применяемых конечно-элементных моделей, а также некоторые эффективные приёмы компьютерного моделирования, составляющие новизну данной работы, позволяющие повысить точность численных расчётов при снижении трудоёмкости, в частности: нижняя релаксация прироста трещины и автоматизация процесса построения нового фронта на каждом цикле выполнения методики. Приводятся некоторые результаты расчётов, демонстрирующие практическую реализацию положений методики и преимущества от использования предлагаемых нововведений при конечно-элементном моделировании, а именно: нижняя релаксация обеспечивает сохранение стабильности численного решения при существенно более крупном приращении трещины, что позволяет заметно снизить трудоёмкость процесса моделирования за счёт снижения необходимого количества расчётных циклов; автоматизация процесса построения нового фронта трещины позволяет значительно повысить точность отображения трещины в ходе её развития за счёт определения величины прироста в большом количестве точек на фронте.
Об авторах
А. А. Рябов
ООО «Саровский инженерный центр»
Автор, ответственный за переписку.
Email: alex.ryabov@saec.ru
ORCID iD: 0000-0001-6133-0108
доктор физико-математических наук, директор
РоссияК. Ю. Мохов
ООО «Саровский инженерный центр»
Email: kmokhov@saec.ru
ORCID iD: 0000-0003-0279-0870
начальник отдела
РоссияО. В. Воронков
ООО «Саровский инженерный центр»
Email: ovoronkov@saec.ru
кандидат технических наук, старший научный сотрудник
РоссияА. Ю. Кудрявцев
ООО «Саровский инженерный центр»
Email: kudryavtsev@saec.ru
ORCID iD: 0000-0002-0427-5541
кандидат физико-математических наук, начальник отдела
РоссияА. А. Мусеев
АО «ОДК-Климов»
Email: museev_aa@klimov.ru
начальник КБ расчётов
РоссияСписок литературы
- Griffith A.A. The phenomena of rupture and flow in solids // Philosophical Transactions of the Royal Society A. 1921. V. 221, Iss. 582-593 P. 163-198. doi: 10.1098/rsta.1921.0006
- Irwin G.R. Analysis of stresses and strains near the end of a crack traversing a plate // Journal of Applied Mechanics. 1957. V. 24, Iss. 3. P. 361-364. doi: 10.1115/1.4011547
- Броек Д. Основы механики разрушения. М.: Высшая школа, 1980. 368 с.
- Gdoutos E.E., Rodopoulos C.A., Yates J.R. Problems of fracture mechanics and fatigue: A solution guide. London, UK: Springer, 2003. 618 p. doi: 10.1007/978-94-017-2774-7
- Anderson T.L. Fracture mechanics. Fundamentals and applications. New York, USA: CRC Press, 2017. 661 p.
- Paris P., Erdogan F. A critical analysis of crack propagation laws // Journal of Basic Engineering (Transactions of the ASME). 1963. V. 12, Iss. 4. P. 528-533. doi: 10.1115/1.3656900
- Туманов Н.В., Лаврентьева М.А. Прогнозирование циклической долговечности дисков авиадвигателей на основе моделирования устойчивого роста трещин малоцикловой усталости // Авиационные двигатели. 2019. № 1 (2). С. 37-48. doi: 10.54349/26586061_2019_1_37
- Туманов Н.В. Кинетическое уравнение устойчивого роста трещин малоцикловой усталости // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва (национального исследовательского университета). 2014. № 5 (47), ч. 1. С. 18-26. DOI: /10.18287/1998-6629-2014-0-5-1(47)-18-26
- Туманов Н.В. Физико-механические аспекты устойчивого роста усталостных трещин // Вестник Московского авиационного института. 2011. Т. 18, № 2. С. 132-136.
- Ножницкий Ю.А., Туманов Н.В., Черкасова С.А., Лаврентьева М.А. Фрактографические методы определения остаточного ресурса дисков авиационных газотурбинных двигателей // Вестник УГАТУ. 2011. Т. 15, № 4 (44). С. 39-45.
- Рыбин В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов. М.: Металлургия, 1986. 224 с.
- Zienkiewicz O.C., Taylor R.L., Fox D.D. The finite element method for solid and structural mechanics. Oxford, UK: Butterworth-Heinemann, 2014. 624 p. doi: 10.1016/C2009-0-26332-X
- Belytschko T., Liu W.K., Moran B., Elkhodary K.I. Nonlinear finite elements for continua and structures. Chichester, UK: Wiley, 2014. 804 p.
- Rege K., Lemu H.G. A review of fatigue crack propagation modelling techniques using FEM and XFEM // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017. V. 276, Iss. 1. doi: 10.1088/1757-899X/276/1/012027
- Abaqus unified FEA. Complete solutions for realistic simulation. https://www.3ds.com/products-services/simulia/products/abaqus/
- Moës N., Dolbow J., Belytschko T. A finite element method for crack growth without remeshing // International Journal for Numerical Methods in Engineering. 1999. V. 46, Iss. 1. P. 131-150. doi: 10.1002/(SICI)1097-0207(19990910)46:1<131::AID-NME726>3.0.CO;2-J
- Khoei A.R. Extended finite element method. Theory and applications. Chichester, UK: Wiley, 2015. 602 p.
- Bonet J., Wood R.D. Nonlinear continuum mechanics for finite element analysis. Cambridge, USA: Cambridge University Press, 2008. 315 p.
- 3DS SIMULIA User Assistance 2021 / Abaqus Online Documentation. https:// help.3ds.com/
- Черепанов Г.П. Распространение трещин в сплошной среде // Прикладная математика и механика. 1967. Т. 31, № 3. P. 476-488.
- Rice J.R. A path independent integral and the approximate analysis of strain concentration by notches and cracks // Journal of Applied Mechanics (Transactions ASME). 1964. V. 35, Iss. 2. P. 379-388. doi: 10.1115/1.3601206
- ISO/IEC JTC1/SC22/WG21 – The C++ Standards Committee – ISOCPP. http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)