Опір руйнуванню елементів конструкцій авіаційних газотурбінних двигунів та енергоустановок при екстремальних умовах навантаження - Автореферат

Сучасні енергоустановки атомних електростанцій мають системи аварійного охолодження активної зони (САОЗ), які, локалізуючи можливі аварійні ситуації, не повинні викликати додаткових руйнувань у разі існування тріщин у основному обладнанні. Актуальність теми дисертації полягає в тому, що аналіз поведінки конструкцій, у яких за час довготривалої експлуатації можуть виникнути тріщини, а їх розвиток може привести до критичних ситуацій, аварій і катастроф, є важливим при розрахунково-експериментальному обґрунтуванні працездатності елементів конструкцій авіаційних ГТД та енергоустановок. Для одержання найбільш повних результатів, аналіз повинен включати поводження конструкцій при екстремальних умовах навантаження, що вимагає розробки ефективних методів такого аналізу для використання конструкторами, які займаються питаннями міцності. У даній дисертації під екстремальними умовами навантаження розуміються проектні і "запроектні" режими експлуатації, що можуть зруйнувати конструкції, у яких виникли тріщини. Мета і задачі дослідження полягають у створенні методу прогнозування критичних станів деталей конструкцій ГТД і енергоустановок у випадку розвитку в них тріщин, здатних призвести до руйнування і виникнення або збільшення звязаних з цим аварійних ситуацій.Аналіз умов навантаження і випадків руйнувань елементів конструкцій авіаційних ГТД показав, що прогнозування їхньої довговічності при проектуванні ведеться в основному за рівнем статичної і циклічної міцності, а опір руйнуванню від можливих тріщин при цьому, як правило, не враховується, або аналізуються відносно прості умови навантаження. Відповідно до цього критерію, опір руйнуванню вважається забезпеченим, якщо при заданих умовах навантаження тріщина, що поширюється, буде зупинена в межах трьох чвертей розрахункового перетину. Одержані експериментальні результати іспитів на ініціювання руйнування і зупинку тріщини показали, що в нормальних умовах експлуатації може реалізовуватися стійкий докритичний ріст тріщин, а у випадку ініціювання крихкого руйнування можливість зупинки тріщини практично не може бути реалізована. Тоді КІН для тріщини в розглянутому перетині деталі буде визначатися як: (1) де - КІН для тріщини, що виходить на контур отвору в нескінченій пластині; - КІН для пластини кінцевої ширини з крайовою тріщиною, що розтягується рівномірно напруженням . Вайнштоком рівняння для визначення КІН біля тріщини, що йде від галтелі на перетинанні внутрішніх поверхонь двох циліндрів, при навантаженні конструкції внутрішнім тиском, а також підхід, описаний вище, автором було одержане рівняння для визначення КІН у максимально заглибленій точці тріщини, при її навантаженні напруженням, що змінюється за законом, близьким до параболічного, що характерно для таких місць у перехідних режимах і аварійних ситуаціях.Дана дисертація повязана з отриманням науково обґрунтованих результатів, які у сукупності розвязують конкретне наукове завдання - одержати ефективний механізм аналізу опору руйнуванню конструкцій для використання конструкторами, які займаються питаннями міцності, що має істотне значення для авіаційного двигунобудування і енергетичного машинобудування. Вирішуючи задачу вибору критеріїв руйнування, одержано, що для екстремальних умов навантаження конструкцій енергоустановок і ГТД забезпечення опору руйнуванню при наявності тріщин необхідно вести за критеріями ініціювання тріщин, а не за критеріями їх гальмування. Встановлено, що визначення опору руйнуванню з використанням силового критерію по КІН є прийнятним для інженерного аналізу небезпечних руйнувань. Вирішуючи задачу одержання залежності параметрів у вершині тріщини, розроблено методику визначення КІН для тріщини в полі нерівномірного навантаження методом підбору еквівалентної задачі. Практичне значення одержаних результатів полягає у тому, що розроблені методики визначення КІН реалізовані у вигляді програм для ЕОМ і можуть бути безпосередньо використані в проектних і конструкторських організаціях при аналізі конструкцій із тріщинами при екстремальних умовах навантаження.

Основний зміст