Badania zmęczeniowe łopatki sprężarki z defektami mechanicznymi

• Autorzy: Bednarz A. , Witek L. , Petrov Y.V. , Boltynjuk E. , Kazarinov N.A.

Warianty tytułu

EN

Fatigue analysis of the compressor blade with mechanical defects

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy przedstawiono wyniki numerycznej oraz eksperymentalnej analizy zmęczeniowej łopatki sprężarki silnika lotniczego z defektem, powstałym w wyniku obróbki ubytkowej. Głównym celem pracy jest eksperymentalne określenie liczby cykli obciążenia niezbędnej do inicjacji szczeliny oraz trwałości zmęczeniowej łopatki poddanej działaniu drgań rezonansowych. W ramach realizacji badań doświadczalnych określono liczbę cykli obciążenia niezbędna do inicjacji szczeliny zmęczeniowej oraz trwałość zmęczeniową badanej łopatki. W kolejnej części pracy opisano budowę modelu numerycznego łopatki oraz określono wartości naprężeń zredukowanych dla amplitudy drgań A=1,8 [mm]. W ramach analiz numerycznych oszacowano stałe zmęczeniowe niezbędne do analizy ε-N opartej o model Mansona-Coffina-Basquina.

EN

This paper presents results of numerical and experimental fatigue analysis of a compressor blade with defect created by machining. The main purpose of the study is determination of the number of load cycles to crack initiation and the fatigue life of a blade subjected to resonance vibration. As part of the numerical analysis, the fatigue constants required for the ε-N analysis based on the Manson-Coffin-Basquin model were estimated. In next part of the experimental work the blades were damaged by machining. Next the blade blades were subjected to resonant vibration using the Unholtz-Dickie vibration system. During the experimental study the blade amplitude and crack length were monitored. As a result of experimental analysis the number of load cycles for crack initiation and the fatigue life of the examined blade were determined. The numerical and experimental results were finally compared.

Słowa kluczowe

PL

łopatka sprężarki; silnik lotniczy; trwałość

EN

compressor blade; aircraft engine; durability

• Wydawca: Instytut Naukowo-Wydawniczy "TTS" Sp. z o.o
• Czasopismo: TTS Technika Transportu Szynowego
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 24, nr 12
• Strony: 49--53, CD
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bednarz A.

• Politechnika Rzeszowska, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Katedra Samolotów i Silników Lotniczych

autor

Witek L.

• Politechnika Rzeszowska, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Katedra Samolotów i Silników Lotniczych

autor

Petrov Y.V.

• Saint Petersburg State University, Faculty of Mathematics and Mechanics, St. Petersburg, 198504, Russia

autor

Boltynjuk E.

• Saint Petersburg State University, Faculty of Mathematics and Mechanics, St. Petersburg, 198504, Russia

autor

Kazarinov N.A.

• Saint Petersburg State University, Faculty of Mathematics and Mechanics, St. Petersburg, 198504, Russia

Bibliografia

• 1. Bednarz A., Bąk Ł., Boltynjuk E.: „Wpływ naprężeń wstępnych w okolicy wierzchołka karbu na trwałość zmęczeniową łopatki sprężarki”, TTS 12/2016 Badania, strony: 52-55.
• 2. Duo P., Nowell D., Schofield J., Layton A., Lawson M.: Predictive Study of Foreign Object Damage (FOD) to Aero Engine Compressor Blades, 10th National Turbine Engine HCF Confer-ence, 2005.
• 3. Endoh M., Matsuda Y., Matsuki M.: Non-Contact Measurement of Rotating Blade Vibrations, International Gas Turbine Congress, Tokyo, 1983, 953-960.
• 4. Kermanpur A., Sepehri A., Ziaei-Red S., Naorbakhshnia N., mosaddeghfar M.: Failure Analysis of Ti6Al4V Gas Turbine Compressor Blade, Engineering Failure Analysis 15, 2008, 1052-1064.
• 5. Meggiolaro M.A., Castro J.T.P, Statistical evaluation of strainlife fatigue crack initiation predictions, International Journal of Fatigue 26 (2004), strony: 463–476.
• 6. Niesłony A., Kurek A., Badania kompatybilności pomiędzy modelami Mansona-Coffina-Basquina i Ramberga-Osgooda na podstawie wybranych materiałów konstrukcyjnych, Mechanika, Zeszyt 15 (2011), 53-64.
• 7. Nikhamkin M., Voronov L., Semenova I.: Foreign Object Damage and Fatigue Strength Loss in Compressor Blades, Proceedings of ASME Turbo EXPO 2008, Power for Land, Sea and Air GT2008, June 9-13, 2006, Berlin, Germany, ASME paper GT-2008.
• 8. Nowell D., Duo P., Stewart I.: Prediction of Fatigue Performance in Gas Turbine Blades after Foreign Object Damage, International Journal of Fatigue 25, 2003, 964-969.
• 9. Szczepanik R., Spychała J., Rokicki E., Przysowa R., Pawlak W.: Development of Algorithms for Signal Processing for to Use them for Assessment of Technical Condition Demonstrated by Fluid Flow Machines, Studies of ITWL, No. 71/34/2006.
• 10. Szczepanik R.: Badanie warunków zasysania zanieczyszczeń mechanicznych z powierzchni lotniska do wlotów silników od-rzutowych. Rozprawa doktorska WAT (eng.: Studies on Condi-tions for Suction of Mechanical Debris from Airfield Surfaces to Intakes of Jet Engines), Warszawa 1978.
• 11. Szczepanik R.: Eksperymentalne badania dynamiki łopatek wirnikowych w różnych warunkach eksploatacji, Zeszyt Naukowy Nr 26, ITWL Warszawa 2010 (eng.: Experimental studies of Dynamic Properties Demonstrated by Rotor Blades under Various Operating Conditions, Scientific Journal No. 26, ITWL, Warszaw 2010).
• 12. Witek L., Bednarz A., Stachowicz F. Kazarinov N., Smirnov I.: Crack propagation analysis of compressor blade subjected to resonant vibrations, Proceedings of XLIII International Summer School Conference APM 2015, 473 – 481, Sankt Petersburg, 2015.
• 13. Witek L., Bednarz A., Stachowicz F.: Fatigue analysis of com-pressor blade with preliminary defect, Engineering Failure Anal-ysis, Volume 58, Part 1, December 2015, 229–237 .
• 14. Witek L., Numerical stress and crack initiation analysis of the compressor blades after foreign object damage subjected to high cycle fatigue, Engineering Failure Analysis 18 (2011), 2111–2125.
• 15. Witek L., Wierzbińska M., Poznańska A.: Fracture Analysis of Compressor Blades of Helicopter Engine, Engineering Failure Analysis 2009, 16, 1616-1622.
• 16. Witoś M., Szczepanik R.: Turbine Engine Health/Maintenance Status Monitoring with Use of Phase-Discrete method of Blade Vibration Monitoring, Solid State Phenomena 2009, Vols 147-149, 530-541.
• 17. http://m-s-s.ru/mar/en/e_mat_start.php-name_id=11.htm