Определение показателей механики разрушения деформируемого твёрдого тела структурных компонентов с поверхностной трещиной под действием термомеханических нагрузок

 

Катарина Максимовић

Драги Стаменковић

Мирко Максимовић

Ивана Васовић

 

Такие элементы конструкции, как турбина авиационных двигателей, являются важными несущими элементами конструкции. Они работают при высоких температурах и в сложных условиях окружающей среды, таких как окисление, коррозия и влага. Во время работы турбины, высокие напряжения приводят к появлению дефектов типа начальных трещин и даже их расширения. Эти условия могут привести к разрушению вращающихся компонентов. Есть несколько форм разрушения турбины, которые в основном связаны с её основными компонентами, такими, как сам ротор, диск или лопатки. Сами диски и лопатки турбин в авиационных двигателях подвергаются условиям окружающей среды, которые вызывают  первоначальный ущерб. Если нераскрытая трещина существует более длительный период времени во время работы она может быть расширена за пределы критического значения и привести к эффективному разрушению. Поэтому крайне важно, определить критическое значение длины трещины и контролировать её во время регулярного обзора услуг для того, чтобы избежать катастрофических разрушений. Трёхмерные модели конечных элементов (МКЭ), в том числе и специальных особых единичных конечных элементов, в работе  использованы для моделирования диска в части связывания лопатки. По методу конечных элементов могут быть точно определены критические зоны с точки зрения появления начальной трещины, и затем и процесс её расширения. Коэффициент интенсивности напряжений (КИН) является основным параметром для анализа прочности с точки зрения механики разрушения. Для правильного определения КИН в работе использован эквивалентный J-интегральный метод в сочетании с МКЭ, в том числе и специальные особые конечные элементы вокруг кончика трещины. Главное преимущество J-интегрального метода является в том, что он не зависит от пути вокруг кончика трещины.

Ключевые слова: авиационный двигатель, турбина, поверхностная трещина, механика разрушения, термомеханическая нагрузка, метод конечных элементов