Разрушения дисков

Из указанных выше узлов или элементов конструкции развитие усталостной трещины в полете до критических размеров в лонжероне лопасти приводит к полному разрушению вертолета. В этом случае предельное состояние определяется критической длиной трещины, которая не должна быть достигнута в процессе эксплуатации. Разрушение диска компрессора или турбины, как правило, приводит к предпосылке летного происшествия. Согласно требованиям к проектированию ВС и силовых установок, возникающие внутренние разрушения элементов конструкции двигателя [c.27]

Рис. 1.12 (окончание). Участки поверхности в очаге усталостного разрушения с дефектом материала в виде насыщенного кислородом альфированного слоя (в) — структура нитридного включения в очаге усталостного разрушения диска компрессора двигателя НК8-2у из титанового сплава ВТ8 [c.52]

В случае разрушения диска турбины переход процесса развития усталостной трещины от микро- (первая стадия) к мезоскопическому (вторая стадия) масштабному уровню, привел к снижению фрактальной размерности. Далее, на мезоскопическом масштабном уровне, когда в направлении роста трещины происходило формирование усталостных бороздок, имело место нарастание фракталь- [c.268]

Наконец, исследования дискового Ti-сплава IMI-685, проведенные в связи с разрушениями дисков в эксплуатации и разработкой новых сплавов [62] показали, что материал реагирует на длительность его выдержки с постоянной максимальной нагрузкой неоднозначно. Выдержка т может уменьшить, увеличить или вообще не отразиться на величине СРТ, а с увеличением длины трещины или КИН возможна комбинация указанных реакций материала. [c.364]

Рис. 9.1. Общий вид (а-в) состояния КВД двигателей Д-30 и Д-ЗОКУ после разрушения дисков компрессоров I, IV и V ступеней КВД. Фрагменты разрушенных дисков на всех снимках (а-в) указаны стрелками

Разрушения дисков в районе первого и второго пиков наработки в эксплуатации происходят в результате роста трещины по межфазовым границам путем формирования фасеточного рельефа, что отражает чувствительность материала дисков к условиям их нагружения (как правило, трапецеидальная форма цикла). Трещина распространяется по границам фаз материала в течение его выдержки под нагрузкой, реализуемой в полете на длительных стационарных режимах работы двигателя. Такая ситуация связана с наличием остаточных напряжений в материале диска в процессе его изготовления по межфазовым границам или границам колоний пластинчатой структуры (см. главу 7). [c.465]

Таким образом, проблема разрушения дисков компрессоров из титановых сплавов затрагивает области конструирования дисков, их производства и эксплуатации и не может быть полностью решена проведением мероприятий в какой-то одной из этих областей. Решение данной проблемы превращается в задачу обеспечения эксплуатации разрушающихся дисков по принципу безопасного повреждения с учетом всех факторов, влияющих на долговечность и период роста трещины, что позволяет избежать остановки всего парка двигателей до замены дисков на новые. [c.468]

Рис. 9.4. Внешний вид разрушенного диска вентилятора двигателя F6-50

Реализованный процесс распространения усталостной трещины в диске компрессора может соответствовать произвольному состоянию материала. Но при этом по результатам выполняемых оценок должны быть даны рекомендации по введению периодичности осмотров дисков на всем парке эксплуатируемой техники. С учетом регулярности нагружения диска от полета к полету двигателя на первом этапе изучения первого случая разрушения диска можно дать нижнюю границу наименее продолжительного периода роста трещины. Она соответствует наихудшему случаю состояния материала, когда он проявляет чувствительность к любой форме цикла нагружения, в результате чего в изломе диска доминирует фасеточный рельеф излома. [c.470]

На основе анализа условий работы разрушенного диска и дисков такой же конструкции в эксплуатации определяют коэффициент пцн- учитывающий степень повреждения материала разрушенного диска в одном цикле его нагружения за ПЦН и равный обратной величине числа актов повреждения материала за полет. Далее определяют отношение повреждения в цикле нагружения разрушенного диска к повреждению диска в наиболее тяжелых ПЦН, имеющих место в эксплуатации. Если условия нагружения разрушенного диска не имели этапов его выдержки под нагрузкой, то определяют также коэффициент Апер> учитывающий увеличение СРТ и шага бороздок при переходе к нагружению с выдержкой под нагрузкой и численно равный обратной величине этого увеличения. Также необходимо установить факт увеличения СРТ за счет вибраций или его отсутствия. [c.470]

Итак, эквивалент повреждающего действия нагрузок может составлять от одного до несколь- i ких актов продвижения трещины за ПЦН, что со- j ответствует формированию от одной до несколь- j ких усталостных бороздок за каждый ПЦН в зави- симости от его вида, соответствующего условиям работы двигателя. В связи с этим живучесть разрушенного диска, выраженную в ПЦН, рассчитывают по формуле [И] [c.473]

Рис. 9.8. Алгоритм определения периодичности контроля титановых дисков в эксплуатации по результатам исследования единичного случая разрушения диска

РАЗРУШЕНИЕ ДИСКОВ КОМПРЕССОРОВ ДВИГАТЕЛЯ Д-30 [c.475]

Рис. 9.13. Зависимость (а) шага усталостных бороздок 5 и числа циклов нагружения Np от глубины трещины а в дисках I ступени КНД двигателя Д-30 и (б) статистика по случаям разрушений дисков и выявления в них трещин в эксплуатации

Периодичность контроля дисков в эксплуатации определяли по данным о развитии трещины в разрушенном диске. Это было обусловлено тем, что состояние его материала было близким к состоянию материала, чувствительного не только к трапецеидальной, но и треугольной форме цикла нагружения. Принимая во внимание состояние материала диска, а также то, что разрушение диска произошло в типичных условиях эксплуатации [c.481]

Рис. 9.14. Внешний вид (а) разрушенного диска II ступени КНД двигателя Д-30 по реборде, (б) общий вид излома по реборде и (в) схема очага разрушения при развитии трещины по радиусу в направлении ступицы диска

В эксплуатацию был введен контроль дисков II-IV ступеней КНД двигателей Д-30 с периодичностью 100 10 ПЦН, что позволило исключить случаи разрушения дисков в полете (рис. 9.17). [c.484]

Рис. 9.19. Схема расположения сечеиий разрушения дисков и сечение первоначального роста трещины с указанием зон контроля трещин в эксплуатации

Кинетика разрушения диска на стенде типа УИР-2 [c.488]

Рис. 9.22. Излом и его схема в центральной части полотна одного из разрушенных дисков I ступени КВ Д двигателя Д-30 с участками фасеточного и ямочного рельефов, а также зависимость скорости роста трещины Vпо радиусу диска в его полотне

Скорость деформации и температура аналогичным образом влияют на параметры процесса разрушения через изменение жесткости напряженного состояния, не меняя самого процесса в определенном диапазоне изменения указанных факторов. Сочетание низкой скорости деформации и высокой степени стеснения пластической деформации может изменить механизм вязкого разрушения, например от преимущественного формирования ямочного рельефа в условиях отрыва до вязкого внутризеренного, путем сдвига при нарушении сплошности по одной из кристаллографических плоскостей. Указанный переход в развитии процесса разрушения был выявлен при испытании круглых образцов диаметром 5 мм с надрезом из жаропрочного сплава ЭИ437БУВД при температуре 650 °С. Медленный рост трещины характеризовался следующими элементами рельефа гладкие фасетки со следами внутризеренного множественного скольжения по взаимно пересекающимся кристаллографическим плоскостям, вышедшим в плоскость разрушения, и волнистый рельеф в виде пересекающихся ступенек, которые также отражают процесс кристаллографического скольжения (рис. 2.6а). Аналогичный характер формирования поверхности разрушения был выявлен в изломе на участке ускоренного роста трещины при эксплуатационном разрушении диска турбины двигателя (рис. 2.66). Диск был изготовлен из того же жаропрочного сплава ЭИ437БУВД. Разрушение диска было усталостным. Сопоставление описываемых. элементов рельефа в ситуации монотонного растяжения с низкой скоростью деформации и повторное циклическое нагружение дисрса в эксплуатации привели к идентичному процессу разрушения. В отличие от разрушения образца в диске развитие трещины происходило при медленном возрастании нагрузки в момент за- [c.91]

Закономерности формирования рельефа излома никелевого сплава ЭИ-698 в рассматриваемой ситуации разрушения диска II ступени турбины двигателя НК-8-2у были связаны с поэтапным развитием трещины в пределах первоначально сформированного псевдобороздчатого рельефа (рис. 5.9а), а далее, рельефа излома с усталостными бороздками (рис. 5.96). Рассматриваемый [c.266]

Исследования титановых сплавов (Ti-спла-вов) типа IMI-685 и Ti-6242, используемых при изготовлении вентиляторных дисков ГТД, показали, что при введении в цикл приложения нагрузки с длительностью порядка 70 с и, тем более, 5 мин происходило преждевременное разрушение дисков в эксплуатации [61-63]. Чувствительность материалов к их выдержке под нагрузкой цикла была объяснена тем, что в них имелись ориентированные альфа-колонии пластинчатой, двухфазовой (а -н р-структуры. Проявление низкотемпературной чувствительности титановых сплавов к их вы- [c.359]

Многолетний опыт эксплуатации авиационных ГТД показывает, что усталостные повреждения титановых дисков вплоть до разрушения различных ступеней компрессоров разных типов двигателей происходят в различных зонах дисков и при разной их наработке (табл. 9.1). Причины появления и распространения усталостных трещин в дисках различны и могут быть связаны с исчерпанием их циклической долговечности по критериям МНЦУ, МЦУ или МНЦУ/МЦУ в расчетных или нерасчетных условиях работы дисков и наличием или отсутствием факторов, снижающих усталостную прочность дисков и имеющих производственную или эксплуатационную природу. Последствия от разрушения дисков таковы, что двигатель утрачивает полностью свою работоспособность (рис. 9.1). Поэтому при отказе двигателя в полете из-за разрушения диска возникает предпосылка к летному происшествию, в том числе и из-за титанового пожара двигателя. [c.464]

Аналогичная ситуация с титановыми дисками и роторами компрессоров сложилась и в эксплуатации зарубежных ГТД [1-11]. Разрушения разных дисков на разных двигателях наблюдались на таких самолетах, как РС-10, В-727, В-747, В-757, Trident, L-1011, F-27 и др. [1-5]. Значительная часть случаев разрушений дисков или зарождения в них трещин связана с наличием в материале диска разного рода дефектов. Так, за период с 1975 по 1983 гг. было отмечено 122 случая разрушения или повреждения дисков роторов двигателей, связанных с дефектами материала, и в большей части на титановых дисках [6]. При этом нередко разрушение диска в полете заканчивалось катастрофой самолета. Так, например, катастрофа самолета D -10 произошла вследствие нелокализован-ного разрушения диска вентилятора двигдтеля [c.466]

Из исследуемого диска вырезают образцы и проводят испытания по треугольной и трапецеидальной формам цикла нагружения. По результатам испытаний этих образцов оценивают состояние материала диска (чувствительный или не чувствительный к условиям его нагружения) и определяют коэффициент PTi учитывающий расхождение СРТ в материале разрушенного диска и в материале, чувствительном к условиям нагружения в эксплуатации, и численно равный их отношению. Классификация типов материала титановых дисков представлена в главе 7. [c.470]

В процессе эксплуатации авиационных ГТД случаи малоциклового усталостного разрушения двухфазных титановых дисков разных ступеней компрессоров имеют повторяющийся характер. Отличительной особенностью эксплуатационных разрушений титановых дисков в области МЦУ является возможность раздельной или совместной реализации при одинаковых условиях нагружения вязкого внутризеренного и хрупкого межсубзерен-ного механизма разрушения материала с формированием соответственно бороздчатого и фасеточного рельефа излома. При этом кинетические параметры разрушения, характеризующие рост трещины при реализации только одного механизма, могут изменяться от диска к диску в несколько раз, а при разных механизмах интервал наблюдаемых скоростей даже в пределах одного диска может достигать порядка и более. При таком разнообразии возможных реакций титановых сплавов на однотипное внешнее воздействие при оценках длительности эксплуатационных разрушений дисков главное значение приобретает точность определения соответствия того или иного числа элементов излома в виде усталостных бороздок одному ПЦН. [c.477]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...