ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Методика определения повреждения роторов и корпусов турбин на стадии возникновения трещин из "Расчет термонапряжений и прочности роторов и корпусов турбин " НИИ с учетом кинетики напряженно-деформированных состояний и изменения механических свойств на базе линейного суммирования повреждений, в том числе от циклических упругих деформаций, и обобщить экспериментальные данные по испытаниям образцов. [c.143] Уравнения (4.14) и (4.15) позволяют, определив выражение 6 = / (ёи) из (4.15) и подставив его в (4.14), получить явное выражение кривой, связывающей между собой амплитуды напряжений и деформаций (типа кривой деформирования). [c.144] Уравнения (4.10)—(4.15) являются разными формами записи уравнения кривой деформирования для стабилизированного симметричного цикла, полученной из условия совместимости уравнения Мэйсона—Лангера и критерия разрушения ИМАШ [107]. [c.144] В уравнениях (4.14) и (4.15) содержится единственный безразмерный параметр С, содержащий только нормативные (справочные) характеристики материала. Решение уравнения (4.15) на ЭВМ методом последовательных приближений позволяет за несколько приближений определить б = / (бд) с требуемой точностью. [c.144] Деформационно-кинетический критерий разрушения (4.18) может использоваться в области мало- и многоцикловой усталости. [c.145] Условие (4.28) совместно с (4.24) определяет эквивалентность формул (4.4) и Мэнсона—Лангера [50, формула (1.79)] при жестком нагружении. [c.146] Подставив численные значения в (4.29) и (4.24), определим значения показателей степеней 6 = 2 с = 5. [c.146] Третий член в правой части уравнения (4.30) определяет повреждение а, от упругой составлющей деформации. В выражении для а у содержатся четыре константы (а , d, Ь, с), с помощью которых можно удовлетворительно описать кривую повреждения во всей области малоцикловой и многоцикловой усталости. [c.147] Эти вычисления повторяют до обеспечения требуемой стабильности коэффициентов а и d. После этого проверяют выполнение условия (4.29) и корректируют значение Ь, если это необходимо. [c.147] В связи с тем, что аналитическое решение уравнений (4.33) невозможно, а графическое неалгоритмично, далее изложен удобный для реализации на ЭВМ алгоритм итерационного решения этого уравнения. [c.147] Рекуррентная формула (4.36) позволяет путем обращения формулы Мэнсона—Лангера рассчитать на ЭВМ функцию Аа = = / ( а). с помощью которой МОЖНО рэссчитать накопленное повреждение а при произвольной истории нагружения. Изменение циклических свойств материала в процессе нагружения может быть учтено с помощью функции /2 (а). Таким образом, предложенный алгоритм позволяет обобщить широко используемую формулу Мэнсона—Лангера на случай произвольной истории Sa (гг) при изменяющихся в процессе жесткого нагружения свойствах материала. [c.149] Явный вид различных вариантов обобщенной формулы приведен в табл. 4.4. Обобщенная формула Мэнсона—Лангера позволяет учесть ряд факторов и в первую очередь асимметрию цикла. [c.149] Сопоставление результатов определения ресурса осуществляется с помощью программного блока, позволяющего рассчитать е = / (Л ) и N = f Кроме указанного сопоставления результатов блок обращения необходим для расчета параметров эквивалентного цикла. [c.149] Учет влияния времени выдержки при максимальной температуре цикла на число циклов до разрушения. Этот фактор может быть учтен при использовании методик, изложенных в работах [56, 98, 100]. Сложность проблемы состоит в том, что обычно число экспериментов для получения зависимости N (Тц) (при циклическом нагружении роторных сталей) недостаточно, а предложенные методики не содержат численных значений констант, применимых для этих сталей и условий нагружения. [c.154] В этом случае Аа (Тв) = N (Тв)) . Значения коэффициентов Р, d и То приведены в табл. 4.5. Сравнение результатов расчетов с экспериментальными данными выполнено графически (рие. 4.7). Результаты экспериментов получены при температуре цикла, близкой к максимальной рабочей температуре роторов (520 °С). Анализ кривых (см. рис. 4.7) показывает, что увеличение времени выдержки вызывает наибольшее уменьшение долговечности в первые часы и стабилизируется при значительных (десятки часов) выдержках. В области больших Ае N уменьшается приблизительно в 3 раза, а в области малых Ае — на порядок. Сравнение результатов расчетов, приведенных по формуле (4.44), с экспериментальными данными, полученными в малоцикловой области, показывает их удовлетворительное согласие. [c.155] Для основных повреждаемых зон роторов и корпусов турбин определены параметры эквивалентного (приведенного) цикла при типичном эксплуатационном нагружении (годичный цикл с допустимыми по типовой инструкции отклонениями параметров нагружения). При этом в зоне центральной полости учтено наличие дефектов, обнаруженных при дефектоскопии. [c.157] Методика уточнения остаточного ресурса роторов, основанная на понятии теста на неразрушение. При переносе результатов, полученных при испытании образцов, на систему деталь—условия эксплуатации ряд факторов (различия в условиях нагружения, деформирования и разрушения, наличие масштабного эффекта и т. д.) учитывают введением значительных ( jv= 10, Па коэффициентов запаса. [c.157] Результаты расчетов ресурса роторов, выполняемых в соответствии со схемой (рис. 4.9), наносят на график (рис. 4.10), где по оси абсцисс отложен размах деформации эквивалентного цикла, по оси ординат — накопленное за период эксплуатации ротора число эквивалентных циклов. Неотъемлемой частью теста является обобщение данных, полученных на образцах. Эти результаты позволяют уточнить значение определяющего параметра в критерии разрушения ИМАШ и соотношениях типа Мэйсона — Лангера для системы деталь—условия эксплуатации . В качестве такого параметра может быть использована предельная пластичность поверхностного слоя. [c.159] На рис. 4.10 приведены результаты расчетов роторов высокого и среднего давления, отработавших 15—25 лет. Анализ этих результатов показывает следующее. Точки, характеризующие повреждение, накопленное в наиболее напряженных зонах тепловых канавок первых ступеней ротора среднего давления, лежат в области заведомого неразрушения образцов. [c.159] По группе роторов высокого давления получен следующий результат. Верхняя граница данных по неразрушению роторов (верхняя правая крайняя точка а) считается принадлежащей кривой разрушения ротора с вероятностью Р. Для определения Р принимаем, что данные по неразрушению п роторов получены с вероятностью 50%. Тогда вероятность разрушения одного ротора f = 1 — 0,5 / . При п = Ъ Р Ъ %. Кривая разрушения ротора с вероятностью 5 % практически совпадает с кривой разрушения образцов с вероятностью Р = 50 % (см. рис. 4.10). [c.159] Вернуться к основной статье