Određivanje parametara mehanike loma elemenata konstrukcija sa površinskom prskotinom pod dejstvom termomehaničkih opterećenja

 

Katarina Maksimović

Dragi Stamenković

Mirko Maksimović

Ivana Vasović

 

 

Elementi konstrukcija, poput turbine avionskih motora, predstavljaju važne noseće strukturalne elemente. Oni rade na visokim temperaturama i složenim ambijentnim uslovima takvim kao što su oksidacija, korozija i vlaga. Ovi uslovi mogu dovesti do loma rotacionih komponenti. Postoji više oblika lomova kod turbine koji se u osnovi vezuju za njene glavne komponente poput samog rotora, diska ili lopatica. Sami diskovi i lopatice kod turbine avionskih motora su podložne ambijentnim uslovima koji podpomažu inicijalnim oštećenjima. Ako neotkrivena prskotina postoji duži vremenski period tokom eksploatacije ona se može proširiti preko kritične vrednosti i dovesti do efektivnog loma. Stoga je bitno da se definiše kritična vrednost dužine prskotine i da se ista kontroliše tokom redovnih servisnih pregleda kako bi se izbegli katastrofalni lomovi. Trodimenzioni modeli konačnih elemenata (MKE), uključivši i specijalne singularne konačne elemente, su u radu korišćeni da modeliraju disk na delu sa vezivanjem lopatice. Primenom MKE može se precizno odrediti kritična zona sa aspekta pojave inicijalnih prskotina a potom i proces njenog širenja. Faktor intenziteta napona (FIN) je osnovni parametar za analizu čvrstoće sa aspekta mehanike loma. Za korektno određivanje FIN u radu je korišćen J-integral metod u sprezi sa MKE uključivši specijalne singularne konačne elemente oko vrha prskotine. Osnovna prednost J-integral metode je u tome što je isti nezavisan od putanje oko vrha prskotine.

Ključne reči: avionski motor, turbina, površinska prskotina, mehanika loma, termomehaničko opterećenje, metoda konačnih elemenata