Wpływ naprężeń wstępnych w okolicy wierzchołka karbu na trwałość zmęczeniową łopatki sprężarki

• Autorzy: Bednarz A. , Bąk Ł. , Boltynjuk E.

Warianty tytułu

EN

Influence of initial stress after impact of hard object for fatigue life of the compressor blade

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca zawiera informacje na temat numerycznej i eksperymentalnej analizy łopatek sprężarki z defektami. Głównym celem pracy jest określenie wpływu naprężeń wstępnych, występujących w okolicy wierzchołka karbu, na trwałość zmęczeniową łopatki. Za pomocą analizy eksperymentalnej określono wpływu rodzaju karbu na trwałość zmęczeniową. Uzyskane wyniki wykorzystano do wyznaczenia zależności pomiędzy rozkładem naprężeń wstępnych a rodzajem uszkodzenia (karbu). Praca uwzględnia dwa rodzaje karbów: karb mechaniczny powstały w wyniku skrawania oraz karb powstały na skutek uderzenia twardym obiektem. Analiza numeryczna posłużyła do określenia rozkładu naprężeń w okolicy wierzchołka karbu. Analiza została przeprowadzona dla dwóch różnych modeli, przy użyciu oprogramowania Ansys Workbench. W pierwszym przypadku, model łopatki zawierał karb typu V (wybranie materiału). Przy użyciu analizy harmonicznej określono rozkład naprężeń w okolicach karbu, dla częstotliwości rezonansowej i amplitudy równej 1,8 [mm]. W przypadku drugiej analizy, zamodelowano numeryczne uszkodzenie łopatki z udziałem odkształceń plastycznych co miało odwzorowywać proces rzeczywistego uszkodzenia łopatki. Celem tej części pracy było określenie wartości i rozkładu naprężeń wstępnych powstałych w łopatce po zderzeniu z obiektem zassanym do sprężarki.

EN

In this paper the experimental and numerical results of static and dynamic analysis of the compressor blade with defects were presented. The main goal of this work is the analysis of the initial stress distribution around the top of different types of the notch to find its impact on fatigue life of compressor blade. The experimental analysis is carried out to determine the effect of notch type on blade fatigue life. Results obtained in experiment was used to find the relations between initial stress distribution and defect type. In this paper two types of the notch are took into the consideration: first made by machining and second caused by impact. The numerical analysis was used to find the stress distribution around the top of the notch. The numerical computations was carried out for two different models by using ANSYS Workbench software. In the first model, where V-notch have been included, harmonic response analysis was used to get the stress distribution around the top of notch for bending blade with amplitude 1.8 mm. In second model, notch was created by impact of hard object to simulate the conditions of real blade damage. Main goal of this part of work is to determine the initial stress distribution after impact.

Słowa kluczowe

PL

sprężarka; łopatka sprężarki; naprężenie; karb

EN

compressor; compressor blade; stress

• Wydawca: Instytut Naukowo-Wydawniczy "TTS" Sp. z o.o
• Czasopismo: TTS Technika Transportu Szynowego
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 23, nr 12
• Strony: 53--55
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., tab., rys., pełen tekst na CD

Twórcy

autor

Bednarz A.

• Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza w Rzeszowie, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Katedra Samolotów i Silników Lotniczych

autor

Bąk Ł.

• Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza w Rzeszowie, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Katedra Przeróbki Plastycznej

autor

Boltynjuk E.

• Saint Petersburg State University

Bibliografia

• 1. Kermanpur A., Sepehri A.H., Ziaei-Rad S., et al. Failure analysis of Ti6Al4V gas turbine compressor blades, Eng. Failure Analysis, Vol. 15, pp. 1052–1064, 2008.
• 2. Lourenço N.J., Graça M.L.A., Franco L.A.L., Silva O.M.M., Fatigue failure of a compressor blade, Eng. Failure Analysis, Vol. 15, pp. 1150–1154, 2008.
• 3. Madhavan, S., Jain, R., Sujatha, C., Sekhar, A.S., Vibration based damage detection of rotor blades in a gas turbine engine, Engineering Failure Analysis, Vol. 46, pp. 26-39, 2014.
• 4. Troshchenko V.T., Prokopenko A.V., Fatigue strength of gas turbine compressor blades, Engineering Failure Analysis, Vol. 7, pp. 209-220, 2000.
• 5. Witek L., Fatigue Investigations of the Compressor Blades with Mechanical Defects, Key Engineering Materials, Vol. 598 pp. 269-274, 2014.
• 6. Witek L., Bednarz A., Numeryczno-eksperymentalna analiza naprężeń oraz drgań własnych łopatki sprężarki silnika turbinowego, Logistyka 6, pp.11177-11186, 2014.
• 7. Witoś M., On the modal analysis of a cracking compressor blade, Research works of AFIT 23, pp. 21-36, 2008.