Расчет температурных напряжений в дисках

РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ДИСКЕ ПОСТОЯННОЙ ТОЛЩИНЫ [c.219]

Рис. 179. Коэффициенты О0 ц 0 для расчета температурных напряжений в диске постоянной толщины

РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ДИСКЕ [c.221]

РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ДИСКАХ [c.223]

Для расчета температурных напряжений в диске необходимо иметь, заданную кривую изменения температуры в радиальном направлении (температура по толщине диска предполагается неизменной). Так как [c.223]

Окончательно решение полных уравнений (6.48) и (6.49), которые служат для расчета температурных напряжений в дисках гиперболического профиля, представляет собой сумму (6.52), (6.53) и (6.54) [c.301]

Основным методом расчета дисков ГТД является расчет на кратковременную и длительную прочность при действии центробежных нагрузок [4]. Расчет производится с учетом пластических деформаций и ползучести материала. Для дисков сложной формы необходимо учитывать действие изгибающих моментов. Диски турбины, имеющие значительную массу, неравномерно нагреты как по радиусу, так и по сечению (в особенности на нестационарных режимах). Температурные напряжения в дисках турбин являются важным компонентом, влияющим на напряженное состояние. При расчете определяется запас статической прочности по напряжениям во всех сечениях диска на каждом из режимов нагружения [c.83]

Методы расчета на прочность дисков переменной толщины применяют при проектировании паровых и газовых турбин, компрессоров и т. д. Температурные напряжения в дисках, изменение параметров упругости вдоль радиуса, учет пластичности и ползучести материала см. в работах [1, 6, 9], а также в более ранних работах [10]. Существует свыше 50 методов определения напряжений в дисках. Эти методы можно разделить на три группы аппроксимации, конечных разностей, интегральные. [c.593]

Ведя расчет от обода к расточке, зададимся на наружном радиусе условием (233) и произвольными тангенциальными напряжениями а (i) и произведем расчет температурных напряжений до внутреннего радиуса диска по формулам (211), (212), (229) и (230). Так как at, (t) было выбрано произвольным, то полученное в результате расчета значение (t) будет отлично от нуля. Для определения граничного условия От, (0. которое обеспечит выполнение условия (234), используем принцип наложения напряжений от различных нагрузок. В качестве второго просчета используем второй просчет неподвижного равномерно нагретого диска, выполненный при расчете напряжений в диске от центробежных сил. [c.225]

Задача о тепловых напряжениях в круглой пластине линейно-переменной толщины при осесимметричном температурном поле исследована в 5.4. Приведен пример расчета тепловых напряжений в стальном диске газовой турбины при нестационарном осесимметричном температурном поле, известном из эксперимента. [c.138]

Окончательные напряжения в диске являются суммой напряжений первого и второго расчета (последние умножают на к). Если требуется раздельное определение напряжений от центробежных сил и температурных напряжений, то первый расчет выполняют дважды. [c.595]

Как показывают расчеты, существенное влияние на распределение напряжений в диске оказывают наличие или отсутствие в нем центрального отверстия, а также значение температурного градиента вдоль радиуса. [c.298]

В связи с ограниченным ресурсом пластичности реальных металлов, наряду с расчетом по предельному равновесию, существующие нормы предусматривают также определение максимальных суммарных (от центробежных сил и температурного поля) напряжений. Таким образом, нормами прочности в настоящее время регламентируются значения двух запасов прочности для дисков запас по несущей способности (или связанный с ним запас по разрушающим оборотам) и запас местной прочности. Температурные напряжения учитываются только последним. [c.137]

Во-вторых, в неравномерно нагретом диске величины модуля упругости Е и коэффициента линейного расширения а, которые зависят от температуры, переменны по радиусу. Это сказывается на напряженном состоянии дисков и должно учитываться при расчете не только температурных, но также и динамических напряжений. В последнем случае методика остается прежней (см. 44). Изменяется лишь формула (252), связывающая напряжения 0(, п+1 и От на стыке двух участков. При разных величинах модуля упругости Е на соседних участках формула примет вид [c.217]

Пример напряженного и деформированного состояния в диске турбины показан на рис. 4.7 [4, 14]. Как упоминалось выше, температурные напряжения на ободе в период запуска и стационарной работы сжимающие суммарные окружные напряжения в этой зоне поэтому оказываются незначительными. Основную нагрузку на обод создают усилия от рабочих лопаток. Как показывает эпюра рис. 4.7, я, наиболее напряженные зоны в диске — у отверстия в ступице и в полотне, где сказывается влияние концентрации напряжений. На рис. 4.7, б показано распределение пластических деформаций по радиусу как видно, наибольшие деформации развиваются на контуре отверстия в ступице. Зоны перехода в полотне также имеют повышенную деформацию. Кинетика напряженного состояния в течение первых семи циклов, установленная авторами [4, 14], показана на рис. 4.7, в. Как видно из этого рисунка, размах деформаций и их величина в экстремальных точках цикла, а также коэффициент асимметрии цикла деформирования существенно изменяются уже в первых циклах деформирования. Очевидно, что для расчета циклической долговечности следует использовать размах деформаций в стабилизированном цикле, если стабилизация вообще происходит. В ином случае необходимо использовать представления о закономерностях суммирования повреждений от нестационарных нагрузок, например, так, как это будет показано ниже на примере расчета диска малоразмерного газотурбинного двигателя. [c.86]

Рассмотрим неподвижный диск с переменной по радису температурой. Так как в пределах участка температура постоянная, то дополнительных температурных напряжений не возникает, поэтому формулы для перехода от наружного участка к внутреннему будут такими же, как и во втором расчете при п = 0. [c.224]

Напряжения от действия центробежных сил и температурные напряжения, полученные в результате окончательных расчетов суммируются. Суммарные напряжения отражают напряженное состояние неравномерно нагретого вращающегося диска. [c.225]

Сочетание статического и вибрационного режимов нагружения. В элементах газовых турбин, например в дисках, лопатках, корпусах, наряду с действием таких силовых температурных факторов, как статические напряжения, стационарные и нестационарные температурные напряжения, наблюдается периодическое возбуждение колебаний указанных деталей при резонансных режимах. На рис. 2.4.3 показано изменение суммарных напряжений от центробежных и газовых сил в лопатке I ступени турбины в течение одного этапа испытаний. В опасных точках газовых турбин чередуются различные комбинации статических а, термоциклических Отц, повторных механических напряжений бц, а также переменных апряжений высокой частоты от вибраций v Если имеет место статическое, а затем вибрационное нагружение, то в расчетах на прочность учитывают способность деталей накапливать повреждаемость от каждого вида нагружения, статического и вибрационного, независимо от наличия предшествующих нагружений другого типа. Условие усталостного разрушения при одновременном действии на деталь вибрационных и статических нагрузок определяют с учетом зависимостей прочности при асимметрии цикла (разд. 2.2). [c.74]

В условиях неравномерного нагрева диска по радиусу возникают температурные напряжения, которые также оказывают влияние на работу материала. Пластические деформации при возникновении температурных напряжений появляются при меньшем числе оборотов. В период разгона диска, когда обод нагревается значительно быстрее и перепад температуры по радиусу диска наибольший, суммарные напряжения могут превосходить предел текучести и предел прочности материала из-за недостаточной пластичности и слабого перераспределения напряжений. Поэтому следует проводить расчет напряжений для нестационарных условий разогрева и разгона, учитывая свойства материала по радиусу, соответствующие действительной диаграмме деформирования, а в эксперименте создавать заданное распределение температуры по радиусу диска и выдерживать закон изменения оборотов и нагрева. [c.253]

Расчет турбинных дисков по методу последовательных приближений. Расчет на ползучесть вращающегося диска переменной толщины с переменным температурным полем представляет собою одну из важнейших прикладных задач теории ползучести, которая не потеряла своего значения до настоящего времени. Один из вариантов метода последовательных приближений для этой задачи состоит в следующем. Из уравнения равновесия определяется радиальное напряжение а . как некоторый функционал от окружного напряжения [c.135]

Приводятся расчеты на прочность движущихся деталей машин и, в частности, расчеты лопаток турбомашин и дисков с учетом температурных напряжений и ползучести. Рассматриваются вопросы упругих колебаний в связи с различными задачами из практики машиностроения. Освещается проблема прочности элементов конструкций, а также вопросы расчета на ударную нагрузку при напряжениях, переменных во времени, с учетом различных условий нагружения и работы деталей. [c.2]

В главах II и III рассмотрены расчеты лопаток и дисков турбомашин при этом исследованы температурные напряжения и ползучесть этих деталей применительно к условиям их работы, как деталей паровых и газовых турбин. [c.4]

В соответствии с этим во втором расчете предполагается, что интенсивность объемной нагрузки (или угловая скорость вращения), а такл<е температурная деформация равны нулю. В случае диска с отверстием радиальное напряжение на внутренней расточке обязательно принимается равным нулю, а окружное напряжение по-прежнему берется произвольным. В диске без отверстия задаются равные между собой радиальное и окружное напряжения в центральной точке. [c.131]

Напряжения в теле диска тангенциальные 799, 800 температурные 800 - Оборудование для изготовления дисков, ремонт дисков 804 - Правка дисков 805 -Расчет стойкости и долговечности 803, 804 - Стойкость 800, 802, 805 - Термическая обработка зубьев 804, 805 [c.900]

Наибольшие напряжения от центробежных сил соответствуют режиму максимальной частоты вращения ротора. Температурные напряжения меняются в процессе работы ТНА по мере прогрева диска вдоль радиуса и по толщине. Расчеты показывают, что изменение температуры по радиусу диска носит нелинейный характер. Наибольший перепад температур достигается через 40...70 с после начала работы ТНА, а затем он уменьшается. В современных конструкциях дисков максимальный перепад температур вдоль радиуса диска составляет 250...400 °С. Значительно меньший температурный перепад возникает по толщине диска. Лишь в случае охлаждения диска с одной стороны максимальная разность температур может достигать [c.291]

Рассмотренное решение контактной задачи позволяет наряду с исследованием напряженно-деформированного состояния диска определить и работу сил трения, поскольку в результате решения становятся известными как перемещения узловых точек, так и силы трения в них. Знание работы сил трения необходимо для расчета температурного состояния диска, демпфирующей способности муфты, ее КПД. [c.81]

На рис. 103 приведены модель диска, температурное и напряженное состояние (в пятом цикле нагружения) и режим испытания модели. На рис. 104 приведены результаты упругопластического расчета напряженного и деформированного состояний при циклическом нагружении материала в наиболее опасной зоне — в центре диска. Как видно, процесс упругопластического деформирования быстро стабилизируется, и для расчетов можно принять Ae = 0,6 Vi. [c.181]

Расчету на прочность дисков турбомашин посвящена обширная литература. Известен ряд разработанных методов расчета напряжений и деформаций, возникающих в тонком диске вследствие вращения и неравномерного температурного ноля [6, 63, 78, 98, 120, 158 и др.]. Применение современных вычислительных средств позволяет без особых затруднений учитывать в расчете влияние температуры на физико-механические характеристики материала, рассматривать деформации за пределом упругости и в условиях ползучести. При этом отличия между расчетными методами, если они опираются на одни и те же предпосылки, становятся малосущественными. [c.136]

Для оценки напряженности рабочего колеса турбины TKP-U и последующего расчета на приспособляемость были определены тепловые напряжения, возникающие в диске в различные моменты времени при пуске и охлаждении. При этом использовались результаты исследования температурных полей при нестационарных тепловых режимах. Вначале расчет был произведен по приближенной методике, не учитывающей влияния жесткости лопаток и изгиба диска [38]. Затем был применен уточненный метод расчета упругих напряжений в дисках радиальных турбомашин, свобрдный от этих допущений [64]. [c.170]

Принимая для расчета температурных напряжений метод разбивки диска на участки постоянной толщины, уравнение (265) запищем в таком виде 2 . 1 й1 [c.218]

Второй расчет. Радиальное напряжение на внутренней поверхности принимают равным нулю, а окружное выбирают произвольным. В диске без отверстия произвольно выбирают равные между собой окружное и радиальное напряжения. Расчет выполняют в предположении, что диск неподвижен (ш = 0), температурные слагаемые в приведенных выше формулах отсутствуют(0 = 0), а модуль упругости и коэффициент поперечной деформации изменяются по радиусу так же, как и в пераом расчете. В результате выполнения второго расчета вычисляют окружное и радиальное напряжения на границах всех участков и, в частности, радиальное напряжение на наружном контуре (a m i )n. [c.238]

Рассмотрим расчет упругопластического состояния диска турбомашины авиационного ГТД (рис. 4.6.11). Материал диска - жаропрочный никелевый сплав, диаграмма деформирования которого для различных температур показана на рис. 4.6.12. При выходе на максимальную частоту вращения в диске возникает неравномерное температурное состояние. Программа нагружения диска представлена на рис. 4.6.13. Уровень температур в диске и его напряженное состояние таковы, что можно пренебре п> деформациями ползучести и провести расчет его упругопластического состояния при максимальной частоте вращения и максимальном градиен- [c.262]

Температура диска газовой турбины высокая. Она понижается от периферии к центру. В диске GT 1307 в момент разрушения температура в зоне центрального отверстия, вероятно, несколько превышала температуру окружаюпцей среды, тогда как температура на периферии диска была высокой. Этот радиальный перепад температур и привел к возникновению высоких температурных напряжений. Расчеты показали, что растягиваюш ие температурные напряжения составляли 12 кгс/мм , напряжения от центробежных сил —30 кгс/мм . Полное окружное напряжение в вероятной зоне начала разрушения составляло 40 кгс/мм . В про-цессе испытаний образцов Шарпи с V-образным надрезом, вырезанных из диска 1307, при 24° С ударная вязкость изменялась в пределах 1—1,2 кгс-м, а переходная температура равнялась [c.83]

В дальнейшем Е. Г. Глухаревым [43] расчет был дополнен учетом температурных напряжений, связанных с разностью коэффициентов линейного расширения материалов диска и лопасток. В этой работе дано аналитическое исследование распределения усилий между зубцами и податливости зубцов в условиях шругой деформации. При этом использовалась аналогия с расчетом резьбовых соединений [И, 19]. [c.98]

Излагается алгоритм расчета напряженного состояния диска турбины при ползучести на основе феноменологической теории состояния реономного тела, В качестве примера вычислены напряжения в турбинном диске переменной толщины, вращающемся в неравномерном температурном поле. Библ. 3 назв. Илл. 5. [c.533]

Пример расчета. На рис. 3.4 штрих-пуиктириыми линиями показаны результаты расчета установившейся ползучести диска постоянной толщины, расчет которого по теории старения приведен выше. Распределение температур и частота вращения диска приняты такими же, как в предыдущем примере. При установившейся ползучести температурные напряжения полностью снимаются. Расчет дает предельное напряженное состояние в диске при условиях, когда деформации ползучести превышают упругие температурные деформации и в то же время диск еще не разрушился (не наступила третья стадия ползучести). [c.372]

При очень большом числе циклов нагоужения (порядка 10 -1 (г), характерном для транспортных ГТУ (судовых, авиационных), и температурах, при которых ползучесть металла в пределах полотна диска не играет существенной роли, представляется наиболее обоснованным требование практически полного отсутствия пластических деформаций во всех циклах (за исключением разве некоторого, относительно небольшого, количества первых циклов). Этому требованию проще всего удовлетворить при проектировании с использованием расчетов, основанных на теории приспособляемости. Поэтому такой подход в последнее время кладется в основу нормирования запасов прочности для циклических режимов (с учетом температурных напряжений), соответствующих наиболее часто встречающимся в эксплуатации маневрам ГТУ. При этом следует отметить, что в тех случаях, когда в пределах полотна диска имеют место значительные концентраторы напряжений (на ободе, у отверстий для крепления и т.д.), обычный его упругий расчет (лежащий в основе расчета дисков по теории приспособляемости) необходимо дополнять расчетом его по схеме плоской задачи или пространственной осесимметричной задачи теории упругости (например, методом конечных элементов) с тем, чтобы при нахождении условий приспособляемости учесть фактические значения напряжений в районе концентраторов. В тех случаях, когда диск ГТД работает при таких температурах, при которых уже нельзя пренебречь ползучестью его материала, расчет диска по теории приспособляемости (даже если в рамках этого расчета вместо предела текучести используется какая-либо другая характеристика материала, связанная с ползучестью, например предел ползучести сгл на соответствующей базе и циклический предел упругости в условиях ползучести Sт), представляется недостаточным и его желательно дополнять расчетом стабилизированного цикла [71] и деформаций ползучести, накапливаемых в каждом таком цикле. Применительно к переменным режимам аварийного типа Например, пуск из холодного состояния с последующим мгновенным или просто очень быстрым набором перегрузочной мощности), в процессе которых могут возникать относительно большие пластические деформации (и, может быть, ползучесть), но зато известно, что число таких циклов нагружения за весь срок службы двигателя невелико (например, несколько десятков) описанный выше подход уже не является целесообразным. Для оценки запасов прочности применительно к таким режимам (определяемых как отношение числа циклов до разрушения или появления макроскопической трещины к фактическому числу циклов) необходим расчет, как минимум, параметров стабилизированного цикла или полный расчет кинетики нагружения - цикл за циклом, а также знание соответствующих критериев разрушения, учитывающих накопление повреждений от необратимых деформаций любого типа. аяя [c.483]

Расчет равнопрочных быстроизнашивающихся дисков сложен, так как в ряде случаев приходится учитывать тепловые Напряжения, возникающие от неравномерности температурного поля диска. Во многих случаях картина осложняется явлением Теплового удара, вызывае.мого на некоторых режимах работЬг неустаНовившими ся потоками тепла от периферии к центру или наоборот. [c.111]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...