In this work the results of numerical stress analysis of single adhesive lap joints were presented. In the analysis both the linear-elastic and the elastic-plastic models of adherends materials were considered. Plastic deformation of adherends has a significant influence on the stress state in the adhesive layer. In the first part of the work the mechanical properties of adherends material obtained in experimental investigations were presented. In next part of the study the numerical model of joint was presented. The results of static analysis using the finite element method showed that in the case of joining materials with low value of yield stress the plastic deformation occurs in adherend at load much smaller than destructive force of the joint. In this kind of joints the plastic deformation of adherend has an influence on rapid stress increase in adhesive layer, in final stage of loading. This phenomenon causes a decrease of load capacity of single adhesive lap joints of elasticplastic materials.
PL
W pracy przedstawiono wyniki numerycznej analizy naprężeń jednozakładkowych połączeń klejowych. Dla łączonych blach zastosowano dwa modele materiału: liniowo-sprężysty oraz sprężysto-plastyczny. Odkształcenie plastyczne materiału klejonego wywiera znaczący wpływ na stan naprężeń w warstwie kleju. W pierwszej części pracy przedstawiono właściwości mechaniczne materiału łączonego, które otrzymano w badaniach eksperymentalnych. W następnej części pracy przedstawiono model numeryczny połączenia. Wyniki analizy statycznej metodą elementów skończonych wykazały, że w przypadku łączenia materiałów charakteryzujących się niską wartością granicy plastyczności odkształcenie plastyczne występuje w materiale łączonym przy obciążeniu znacznie mniejszym od siły niszczącej połączenie. Zjawisko to powoduje obniżenie nośności jednozakładkowych połączeń klejowych materiałów sprężysto-plastycznych.
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.
In this work, the validation of selected presented method measured of length fatigue gap was shown. The article describes three methods of determining fatigue gaps. The object of the study was the first stage compressor blade from aircraft engine. Blades have defects on the leading edge. This defect on the blade (as a result of the resonance vibration) was the origin point of the fatigue gap. Two of the methods, fluorescent and thermovision, were optical. The fluorescent method was a direct measurement, whereas direct-indirect thermography. The last of the presented methods was an analytical method, showing an algorithm based on amplitude-frequency characteristics. The advantages and disadvantages of these methods were compared. As a result of the analysis performed by the algorithm, there were specified patterns defining the dependence of change in crack length depending on the asymmetry of AF characteristics. The accuracy of the following methods and the results obtained for chord length were determined. Thanks to such use, these results have a utilitarian meaning. Such a compilation allowed us to evaluate the usefulness of particular measurement methods. Proposed methods of measuring the length of fatigue crack are used in experimental studies. It is also possible to implement them for research conducted during the operation of an aircraft engine.
Praca dotyczy numerycznej analizy naprężeń wału korbowego silnika tłokowego z zapłonem samoczynnym. Wał będący przedmiotem analizy został uszkodzony w trakcie eksploatacji silnika. W pierwszej części pracy opisano obciążenia działające na komponenty silników tłokowych oraz wyjaśniono przyczyny uszkodzeń zmęczeniowych mocno wytężonych części silnika. Następnie opisano budowę modelu numerycznego wału korbowego. W pracy wykorzystano skanowanie wału za pomocą ska-nera 3D w celu jak najwierniejszego odwzorowania jego geometrii. Uzyskaną chmurę punktów przetworzono następnie na model bryłowy, który w kolejnym kroku poddano dyskretyzacji. W dalszym etapie zdefiniowano złożone warunki brzegowe i obciążenia działające na wał korbowy, występujące w trakcie pracy silnika. W definicji obciążeń uwzględniono siły pochodzące od nacisku gazów spalinowych na powierzchnię tłoka. Dodatkowo zdefiniowano siły masowe związane z ruchem obrotowym wału. Wykorzystując metodę elementów skończonych określono następnie poziomy naprężeń w wale korbowym silnika pracującego z maksymalną mocą. W ostatniej części pracy sformułowano wnioski końcowe o charakterze ilościowym oraz jakościowym, wynikające z realizacji pracy.
EN
In this paper the results of nonlinear stress analysis of the crankshaft of piston engine were performed. In first part of the study the real crankshaft geometry was scanned with the use of 3D optical scanner. On the base of obtained geometry the discrete model of crankshaft was created. The complex loads and boundary condition were next defined to considered component. As a result of calculations using finite element method, the stress distribution in the crankshaft was obtained. Obtained results showed that the maximum stress area occurs onto surface of crank pin no. 4, near the oil hole. The crack was detected just in the same zone in shaft. The main conclusion resulting from this work is that the oil hole position should be changed in order to both decrease the stress concentration and increase the fatigue life of the crankshaft.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this paper the results of the numerical stress analysis of the power turbine of helicopter engine were presented. In order to solve the problem, the nonlinear finite element method was used. The numerical models of both the blade and the disc segment were made using the MSC-Patran program. In the analysis the thermal load resulting from non-uniform temperature field was defined. The centrifugal force resulting from the rotation of the engine rotor was also considered. The cyclic symmetry boundary condition of the disc segment was used to decrease the size of the numerical task. The model of the turbine material was defined as linear-elastic. The modulus of elasticity and the thermal expansion coefficient of the disc and the blade material were considered as temperature dependent. As a result of performed computations, the stress distributions for the turbine subjected to both the thermal and the mechanical loads were determined.
PL
Praca przedstawia wyniki numerycznej analizy naprężeń turbiny napędowej silnika śmigłowcowego. Do rozwiązania problemu wykorzystano metodę elementów skończonych. Modele numeryczne łopatki oraz segmentu tarczy wykonano korzystając z programu MSC-Patran. W analizie zdefiniowano obciążenie cieplne wynikające z niejednorodnego rozkładu temperatury. Dodatkowo zdefiniowano siłę od środkową elementów wynikającą z obrotu wirnika silnika. W celu ograniczenia wymiaru zadania numerycznego do segmentu tarczy zastosowano warunek brzegowy w postaci symetrii cyklicznej. Model materiału turbiny zdefiniowano jako liniowo-sprężysty. W analizie uwzględniono dodatkowo zmianę wartości modułu Younga oraz współczynnika rozszerzalności termicznej materiału w funkcji temperatury. W rezultacie przeprowadzonych obliczeń określono rozkład naprężeń turbiny poddanej działaniu złożonego obciążenia termo-mechanicznego.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this paper the results of an experimental modal analysis of the turbine blade were presented. Investigations were made using the electrodynamic vibration system. As the results of analysis, the resonant frequencies of the blade were performed. The results of experimental investigations are dependent on many parameters of vibration system defined before the start of the test. In the first part of this study the influence of the frequency sweep rate on values of blade resonant frequency was investigated. In the next part of the work the effect of excitation intensity on value of the blade vibration amplitude was investigated. The stiffness of the grip used for fixation of the blade to the movable shaker head can have a large influence on the results of an experimental modal analysis. The fir tree slots of the blade were compressed in the grip using a special screw with fine thread. In the last part of the work the influence of the torque used for screw home on results of the modal analysis of the blade was examined. As the results of performed investigations the final conclusions were formulated.
PL
Praca przedstawia wyniki eksperymentalnej analizy modalnej łopatki turbiny silnika lotniczego. Badania przeprowadzono za pomocą systemu wibracyjnego. Jako wyniki przedstawiono analizę modalną i częstotliwości rezonansowych łopatki turbiny. Uzyskane rezultaty badań eksperymentalnych są zależne od wielu czynników definiowanych na wstępie testu. W pierwszej części pracy określono wpływ prędkości przemiatania oraz intensywności wymuszenia na wartość częstotliwości rezonansowej łopatki turbiny. W następnej części pracy badano wpływ intensywności wymuszenia na wartość amplitudy wibracji łopatki. Jednym z istotnych parametrów mających wpływ na częstotliwości rezonansowe uzyskane w badaniach doświadczalnych jest sztywność uchwytu służącego do zamocowania łopatki do głowicy wzbudnika. Połączenie jodełkowe łopatki zostało utwierdzone przez docisk realizowany za pomocą śruby z gwintem drobnozwojnym, zapewniającym uzyskanie dużych sił docisku przy ograniczonej wartości momentu dokręcenia. W ostatniej pracy określono także wpływ momentu dokręcenia śruby dociskowej na wartości uzyskanych częstotliwości rezonansowych łopatki. Na podstawie przeprowadzonych badań sformułowano wnioski końcowe.
In this work, the influence of the engine rotational speed on the natural frequencies of the turbine blade was investigated. In first part of the work the experimental modal analysis of the blade were made using the vibration system. The investigated blade was fixed to the movable head of the shaker. The blade amplitude was measured using the piezoelectric accelerometers. As results of experimental modal analysis, the resonant frequencies for first three modes of vibration were determined. In the next step of the work, the numerical models of the blades with different size of the finite elements were performed in order to check the convergence of the numerical solution. For each models the natural frequencies were determined for the non-rotated blade. The numerical results were next compared to the results of experimental modal analysis. After this comparison, one model only was selected for the further computations. In the last part of the work, the complex multi-steps analysis was performed in order to investigate the influence of turbine rotational speed on the modes and natural frequencies of the blade. Obtained results are important from both the research and also the practical point of view and have an influence on reliability of the engine.
In this paper, the results of an experimental fatigue analysis of the compressor blades with the mechanical defects were presented. Before the fatigue test, the blades were damaged in order to simulate the foreign object damage. In this operation, the v-notch was created by hitting the hard object into leading edge of the blade. The similar kind of damage occurs when the small particles as stones or sandy grains are sucked to the engine inlet and next have a collision with the rotated blade. As a result of the impact, both the plastic strains and also the initial stresses occur in the vicinity of the notch. These stresses have a large influence on the number of load cycles to crack initiation. During the experiment, the blades were entered into transverse vibration with the use of Unholtz-Dickie TA-250 vibration system. The crack propagation process was conducted in resonance conditions. During the fatigue test the blades were periodically bent. In investigations, the different vibration amplitudes of the blade were considered. During the fatigue test, the crack length was monitored with the use of non-destructive fluorescent penetrant method. The amplitude of the blade tip displacement was controlled using the Polytec PSV H-400S laser scanning vibrometer. The main aim of this work is analysis of influence of the vibration amplitude on the fatigue life of the compressor blade of the turbine engine. The results of presented investigations are important from the research and also from the practical point of view and have an influence on safety and reliability of the turbine engine.
Praca dotyczy analizy drgań własnych łopatki turbiny silnika przepływowego. W pierwszej części pracy określono eksperymentalnie częstotliwości drgań rezonansowych łopatki. Do tego celu wykorzystano nowoczesny system wibracyjny UDCATA250, który umożliwił precyzyjny pomiar częstotliwości oraz przyspieszeń łopatki w trakcie drgań. Amplitudę drgań łopatki mierzono przy pomocy piezoelektrycznego czujnika przyspieszeń. W budowie modelu numerycznego łopatki turbiny niskiego ciśnienia wykorzystano technikę inżynierii odwrotnej. Geometria badanego obiektu została odwzorowana na podstawie skanowania rzeczywistej łopatki turbiny. W wyniku przeprowadzonych obliczeń wykonanych za pomocą metody elementów skończonych określono postacie oraz częstotliwości drgań własnych łopatki turbiny. W kolejnej części pracy dokonano porównawczej analizy wyników badań doświadczalnych oraz obliczeń numerycznych. Numeryczną analizę modalną prowadzono także dla szeregu prędkości obrotowych turbiny, odpowiadających różnym stanom pracy silnika, przez co możliwe było określenie wpływu prędkości obrotowej wirnika na częstotliwości rezonansowe łopatki.
EN
In this work the results of the modal analysis of the turbine blade were presented. In the first part of the work the experimental modal analysis of the blade was performed using the vibration system. As results the resonant frequencies of the real blade were obtained. In the next part of the work the numerical model of the blade was created by scanning of geometry of the real blade. After discretization and definition of the boundary conditions the numerical modal analysis were made for the blade without additional loads. The results of experimental and numerical analysis were next compared in order to check the convergence of the numerical solution. In last chapter of the work the influence of the turbine speed on the natural frequencies of the blade was investigated.
Praca przedstawia wyniki obliczeń statycznych oraz zmęczeniowych dotyczących wału maszynowego z wpustem czółenkowym. W pierwszej części pracy opisano poszczególne etapy tworzenia modelu numerycznego połączenia składającego się z wału, wpustu czółenkowego oraz fragmentu współpracującego koła zębatego. Następnie zdefiniowano warunki brzegowe, obciążenia oraz model materiału. W strefie styku wpustu z elementami współpracującymi zdefiniowano kontakt typu Coulomba. Wyniki analizy wykonanej przy użyciu metody elementów skończonych pozwoliły na ustalenie wpływu wybranych parametrów konstrukcyjnych wpustu czółenkowego oraz rowka pod wpust na poziom naprężeń w wale maszynowym. Określono również wpływ kształtu połączenia czółenkowego na wartość zmęczeniowego marginesu bezpieczeństwa dla wybranych przebiegów obciążeń nisko i wysokocyklowych w wale maszynowym. W ostatniej części pracy sformułowano wnioski końcowe o charakterze zarówno ilościowym jak również jakościowym.
EN
In this work the result of static and fatigue calculations of the Woodroff key were presented. This key is used in order to connect of the gear wheel and the shaft. In first step of the work, the analytical calculation was carried out, in order to obtain Woodruff key’s geometrical parameters. After that several numerical models with different geometry were made. As a result of numerical calculations the stress contours for the shaft, the Woodroff key and for the gear was performed. The influence of geometrical parameters of the joint on value of the stress concentration factor was additionally analyzed. In the last step of the work the fatigue safety margin was computed for the shaft with different geometrical parameters.
Praca opisuje wpływ poszczególnych przypadków obciążenia na stan naprężeń powstający w turbinie silnika przepływowego. W pierwszym etapie pracy zdefiniowano model geometryczny wycinka tarczy turbiny z trzema łopatkami. Następnie model geometryczny podzielono na elementy skończone oraz określono obciążenia i warunki brzegowe. W celu właściwego przenoszenia obciążeń a łopatki na tarczę, zdefiniowano powierzchnie kontaktowe w strefie połączenia jodełkowego. W analizie uwzględniono dwa rodzaje obciążeń: mechaniczne, powstałe od wirowania turbiny oraz termiczne, powstałe od nierównomiernego pola temperatury. W pracy rozpatrywano obciążenia działające niezależnie, jak również obciążenie sumaryczne, będące superpozycją ww. obciążeń składowych. Rezultaty pracy wykazały, że dominującym obciążeniem turbiny są siły bezwładności związane z jej wirowaniem. Wartości naprężeń pochodzących od wirowania przekraczają granicę plastyczności materiału. Naprężenia termiczne nieznacznie wpływają na poziom wytężenia materiału turbiny. Dodatkowo stwierdzono, że w pewnych strefach tarczy turbiny naprężenia cieplne mogą nieznacznie obniżyć wartość naprężeń pochodzących od wirowania. W końcowej części pracy sformułowano wnioski oraz kierunki dalszych badań.
EN
This paper describes the influence of different load components on the stress state in the disc of the turbine engine. In the first part of the paper the geometrical model consisted of disc segment and three blades were created. Next the geometrical model was divided into finite elements. Moreover the loads, boundary conditions and also the contact (in fir-tree region of turbine) were defined. In an analysis the following kinds of loads were defined: the mechanical load concerned with rotation of the turbine and also the non-uniform thermal field. Mentioned loads were defined separately and also commonly in order to determine the influence of the load component on the final stress field in the turbine. Results of work showed that dominant load is the centrifugal force concerned with the turbine rotation. The stress resulting only from the rotation exceeds value of yield stress of the material. The thermal stress in the turbine has a small influence on the final stress state in the turbine working in operating conditions. The additional interesting phenomenon was observed. The thermal stress caused decrease at about 5% the main stress resulting from rotation of the disc. Finally the conclusions and directions for further research were defined.
Niniejsza praca opisuje wpływ prędkości obrotowej na częstotliwości drgań własnych oraz poziomy naprężeń łopatki sprężarki lotniczego silnika turbinowego. W celu rozwiązania problemu naukowego zbudowano model geometryczny oraz dyskretny łopatki. W początkowym etapie pracy określono częstotliwość pierwszej postaci drgań własnych łopatki w warunkach spoczynku (ω=0). W kolejnym etapie pracy wykonano numeryczne analizy modalne łopatki poddanej działaniu prędkości obrotowej. W oparciu o otrzymane wyniki określono wpływ prędkości obrotowej na zmianę częstotliwości rezonansowej łopatki. Na podstawie otrzymanych rezultatów określono także miejsca występowania maksymalnych wartości naprężeń zredukowanych. Określenie lokalizacji maksymalnych naprężeń ma istotne znaczenie zarówno praktyczne jak również naukowe. W trakcie eksploatacji silnika oraz przeglądów technicznych, informacja o potencjalnej lokalizacji pęknięć jest ważną informacją praktyczną.
EN
This paper presents results of numerical modal analysis of the compressor blade. In the work the influence of rotational speed on both the stress distribution and also the natural frequency of compressor blade was considered. In order to solve the research problem, the geometrical model of blade was first defined. In next step, the discreet model consisted of TET-10 finite elements was created. In first part of the work, the resonant frequency of blade without rotation was computed. Moreover, in this case the reduced stress was determined for the blade vibrated with amplitude equals 1 [mm]. In next stage of the work the influence of rotational speed on free vibration frequency of the blade was investigated. Based on obtained results, the influence of the rotational speed on stress distribution was determined. Moreover, the location of stress concentrations regions were selected. Determination of maximum stress areas is an important from the practical point of view because in these zones the first fatigue cracks can appear.
Niniejsza praca opisuje wpływ różnych rodzajów obciążeń na rozkład naprężeń zaworu grzybkowego silnika z zapłonem samoczynnym. W celu rozwiązania zdefiniowanego problemu naukowego zbudowany został model geometryczny oraz uproszczony model dyskretny układu zaworowego. W pracy uwzględniono dwa rodzaje obciążeń: mechaniczne (od siły ugięcia sprężyny, po zamknięciu zaworu) oraz cieplne (od nierównomiernego nagrzania) W pierwszej części pracy analizowano przypadki obciążeń działających niezależnie, co pozwoliło na ocenę wpływu obciążeń składowych na poziom wytężenia materiału zaworu. Rezultaty analizy numerycznej wykazały, że największy wpływ na poziom naprężeń w zaworze ma obciążenie termiczne wynikające z niejednorodnego pola temperatury. W pracy analizowano także naprężenia pochodzące od wszystkich obciążeń działających równocześnie. W ostatniej części pracy sformułowano wnioski końcowe oraz wskazano kierunki dalszych badań.
EN
This paper presents the influence of different kinds of loads on the stress distribution in the valve of combustion engine. In order to solve the research problem, both the geometrical and the discrete model of valve system were defined. Two types of load were taken into consideration: the mechanical load (from valve spring, after valve close) and the thermal load (from non-uniform temperature distribution). In first part of work a separated loads were considered. Results of numerical analysis showed that the most significant influence on the stress levels in the valve has the thermal load related to non-uniform temperature field. In the last part of work the influence of complex thermo-mechanical load on stress state of valve were considered. Results of work showed that the operational stress has a small values. In summary of the work an interesting conclusions were formulated.
W artykule scharakteryzowano Cause Related Marketing. Szczególną uwagę zwrócono na uwarunkowania postaw i zachowań konsumentów wobec CRM. Dokonano analizy czynników, które powinno przedsiębiorstwo wziąć pod uwagę budując skuteczny program CRM. W ciągu paru ostatnich lat CRM stał się coraz częściej stosowanym strategicznym elementem w marketingu organizacji komercyjnych. Szybki wzrost jego wykorzystania jest związany z rosnącą świadomością społeczną konsumentów. Przedsiębiorstwa coraz bardziej podchodzą strategicznie do swoich wysiłków w zakresie uczestnictwa w akcjach społecznych, poszukując dróg przynoszenia korzyści organizacjom non-profit jednocześnie realizując swoje cele komercyjne. Marki odnoszą korzyści znacznie większe niż sprawy, którym pomagają. Firmy są coraz bardziej świadome, że dzięki CRM można osiągnąć strategiczne cele i zaspokajać rosnące potrzeby organizacji non-profit. Kampanie CRM są prowadzone najczęściej przez duże przedsiębiorstwa, które bardziej doceniają ten obszar działań w porównaniu do mniejszych firm. Kobiety opowiadają się bardziej za społecznymi kwestiami niż mężczyźni. Konsumenci, szczególnie młodzi, okazują silny niepokój w kierunku społecznych kwestii. Konsumenci wolą wspierać działania związane z dziećmi.
EN
Cause Related Marketing has been characterized in this article. Special attention was paid to benefits for stakeholders and consumer’s attitudes and behaviors towards CRM. Factors of the effective CRM were analyzed. CRM becomes more and more often applied strategic element in the marketing of commercial organizations in last years. CRM’s implementing is connected with the growing social consciousness of consumers. Companies are approaching their efforts strategically in the scope of the involvement in campaigns. Brands have benefits much greater than causes whom they are helping. Large companies more appreciate CRM campaigns than smaller companies. Women are sensitive to CRM than men. Motivations of companies to implementing CRM are important for consumers. Particularly young consumers are showing intense anxiety in direction of social matters. Consumers prefer to support action of CRM bound with children.
This paper presents results of numerical stress analysis of single adhesive lap joints. In this work an original solution, where chamfers are located near the centerline of adherends was considered. In first part of work, the ultimate strength of joints made of both the aluminum alloy and also the steel were obtained. These results showed that the shape of chamfer has a large influence on destructive force of joint. Moreover the Young modulus of connected materials has an impact on ultimate strength of adhesive joints. In next part of the work, the numerical computations were performed for models with different materials and different shape of chamfers. In results of finite element analysis calculations, the stress distributions in the joints were obtained. Introduction of proposed chamfers is positive because the stresses were reduced and in consequence a larger ultimate strength is observed. Results of both numerical and experimental analysis were finally discussed. Moreover the influence of different end shape of specimens on stress state of joint was also considered.
PL
Niniejsza praca przedstawia wyniki numeryczno-eksperymentalnej analizy naprężeń oraz nośności granicznej zakładkowych połączeń klejowych. W pracy analizowano nietypowy przypadek połączenia, którego elementy składowe posiadały fazę (skos) zlokalizowaną od strony spoiny klejowej. W pracy rozpatrywano połączenia próbek wykonywanych ze stopu aluminium oraz ze stali. W pierwszej części pracy określono na drodze doświadczalnej wartości siły niszczącej dla połączeń z różnym kształtem fazy. Rezultaty badań doświadczalnych wykazały, że wprowadzenie skosu na krawędziach blach (zlokalizowanego od strony spoiny klejowej) znacząco zwiększa nośność połączeń, w szczególności dla łączonych materiałów o niskim module Younga. Przeprowadzona analiza numeryczna wskazała, że dla połączeń z fazą obserwowana jest znaczna redukcja naprężeń zredukowanych oraz tnących w linii środkowej połączenia, co bezpośrednio przekłada się na zwiększenie nośności granicznej.
Niniejsza praca przedstawia wyniki numeryczno-eksperymentalnej analizy naprężeń oraz drgań własnych łopatki sprężarki silnika turbinowego PZL-10W. W pierwszej części pracy określono częstotliwości i postacie drgań własnych łopatki, wykorzystując do tego celu metodę elementów skończonych. Obliczenia prowadzono dla modeli składających się z różnej liczby elementów skończonych typu HEX-20 oraz TET-10. Przeprowadzona analiza zbieżności rozwiązania wskazała, które modele mogą być przedmiotem dalszych analiz numerycznych. Dodatkowym rezultatem obliczeń numerycznych było określenie wartości naprężeń zredukowanych występujących w trakcie drgań własnych łopatki. Wskazanie lokalizacji stref maksymalnych naprężeń ma istotne znaczenie praktyczne, ponieważ w miejscach tych mogą pojawić się pęknięcia zmęczeniowe w łopatce, pracującej w warunkach rezonansu. Wyniki obliczeń numerycznych zostały zweryfikowane doświadczalnie. W badaniach eksperymentalnych wykorzystano nowoczesny system wibracyjny oraz skanujący wibrometr laserowy. W wyniku realizacji pracy sformułowano wnioski o istotnym znaczeniu naukowym jak również utylitarnym.
EN
This paper presents results of complex numerical and experimental modal analysis of first stage compressor blade of PZL-10W turbine engine. In the first part of work, the frequencies of free vibration with the use of the finite element method were obtained. The computations were performed for models with different number of HEX-20 and TET-10 finite elements. Analysis of convergence of the numerical solution showed which models can be used in further analysis. The additional aim of numerical calculations was also determination of values of reduced stress in the blade subjected to resonant vibrations. The location of maximum stress area is also important because in these zones the first fatigue crack can be appeared in the compressor blades working in resonance condition. Results of numerical calculations were verified experimentally. In empirical analysis the modern vibration system and laser scanning vibrometer were used. In results of performed work, interesting research and also practical conclusions were formulated.
Niniejsza praca opisuje wpływ różnych rodzajów obciążeń na rozkład naprężeń oraz częstotliwości drgań własnych łopatki turbiny silnika śmigłowcowego. W celu rozwiązania zdefiniowanego problemu naukowego zbudowany został model geometryczny oraz model dyskretny analizowanej łopatki. W pracy uwzględniono trzy rodzaje obciążeń: masowe (od sił bezwładności elementów wirujących), cieplne (od nierównomiernego nagrzania) oraz gazodynamiczne (od naporu przepływającego czynnika). W pierwszej części pracy analizowano przypadki obciążeń działających niezależnie, co pozwoliło na ocenę wpływu obciążeń składowych na poziom wytężenia materiału łopatki. Rezultaty analizy numerycznej wykazały, że największy wpływ na poziom naprężeń łopatki mają masowe siły bezwładności wynikające z dużej prędkości wirowania. Następnie przedstawiono wyniki analizy naprężeń uwzględniającej wszystkie obciążenia działające równocześnie. W ostatniej części pracy określono wpływ prędkości wirowania a także obecności obciążeń termicznych oraz gazodynamicznych na częstotliwości i postacie drgań własnych łopatki turbiny. Impact of different types of loads on stress distribution and
EN
This paper presents the influence of different kinds of loads on both the stress distribution and also the frequency of free vibration of turbine blade of helicopter engine. In order to solve the research problem, the geometrical and discrete model were defined. Three types of load were taken into consideration: the inertial load (occurring in rotating components, the thermal load (from non-uniform temperature distribution) and a gasodynamic forces (coming from flow forcing the blade). In first part of work a separated loads were considered. Results of numerical analysis showed that the most significant influence on the stress levels in the blade has the inertial load related to rotation of the turbine. In the last part of work the influence of inertial, thermal and gasodynamic forces on modes and frequencies of free vibration were considered.
This paper presents the results of the crack propagation analysis of an aircraft engine turbine disc. In the first part of the work the finite element method was used for calculation of the stress state and the stress intensity factor (SIF, KI, K-factor) in the turbine disc with an embedded quarter-elliptical corner crack, subjected to low-cycle thermo-mechanical fatigue. To refine the K-factor calculation, specially degenerated finite elements were used. These elements provide stress singularity suitable for the linear-elastic material of the disc. The performed calculations yielded the stress intensity factor KI for different crack sizes. Subsequently, ΔK parameter was determined as a difference of the KI values calculated for the turbine’s speeds equal to 6373 and 14200 RPM. Based on the Paris-Erdogan equation and the obtained ΔK values, the fatigue crack growth plot for the turbine disc subjected to complex thermo-mechanical loads was determined.
This paper presents results of the numerical stress and fracture analysis of the turbine disc. Using the finite element method, the stress state, J-integral and stress intensity factor were obtained for the disc rotated with the operational speed.
The paper present results of the experimental fatigue life and crack propagation analysis for the compressor blade of the helicopter turbo-engine. The experiment was conducted in resonance condition. In results of performed investigation the crack growth plot was obtained for the blade subjected to vibration.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.