Введение к работе
В диссертации разработана методика расчета напрялаенно-деформированного состояния ( НДС ) вращающегося диска при нестационар-юм температурно-силовом нагружении с учетом ползучести в трехмерной постановке; решена упругая задача и задача ползучести при іеременном нагружении для диска переменной толщины с отверстиями і полотне, замковыми пазами на ободе, с температурой, изменяющейся вдоль радиуса диска.
Тема диссертации соответствует проблемам, сформулированным в іаучно-технической программе Госкомитета по науке и технике СССР 'Надежность" на 1987-1990 годы от 07.05.87 (тема 11.01.Нба"Разра-іотка руководящих материалов и внедрение методов прогнозирования юсурса, надежности, живучести и вероятности отказов изделий с счетом процессов старения"); в Плане научно-исследовательских ра-5от АН СССР по проблеме "Надежность и ресурс в машиностроении" на 1986-1990 годы от 16.12.85 (раздел 1.11.5.3 "Исследование детерминированных и статистических моделей долговечности и критических юстояний").
диссертация выполнена в соответствии с тематическим планом іаучно-исследовательских работ Самарского политехнического института на 1986-1990 годы и научно-технической программой Минвуза 'СЮР "Надежность конструкций".
Актуальность. Рассматриваемая в диссертации 8ада-іа, состоящая в разработке методики расчета НДС сложных кон-:трукций - дисков ГТД, - является актуальной проблемой механики. Зэсмотря на быстрое развитие ориентированных на ЭВМ численных методов трудности, связанные с нелинейностью и большими размерностями задач, не могут быть преодолены только за счет высоких параметров ЭВМ. Необходимость учета сложности конструкций и условий їх эксплуатации требует применения современных методов исследова-іия, основанных на принципах системного анализа.
Необходима разработка эффективных математических моделей, (беспечивающих высокую точность исследований и экономичных в смы-;ле использования машинного времени. С этой точки зрения пред-їтавляется перспективным использование основанной на системном юдходе концепции многоуровневой схематизации.
Представленная работа осуществляет реализацию метода многоу-ювневой схематизации для дисков ГТД с привлечением концепции
2 черного ящика.
Цель работы- разработка методики расчета ЩО дискї слогшого профиля при нестационарном теї/лературно-силовом натрушений с учетом ползучести в трехмерной постановке на основании метода многоуровневой схематизации и концепции черного ящика;
- расчет НДС с учетом ползучести для диска переменной толщині
с отверстиями в полотне и замковыми пазами на ободе, находяпгзгос*
в условиях нестационарного температурно-силового нагружения.
Научная новизна:
разработана методика расчета НДС диска слогшого профиля прі нестационарном температурно-силовом нагружении в условиях ползучести на основании метода многоуровневой схематизации и концепцш черного ящика;
предложена схема декомпозиции диска с использованием моделей плоского напряженного состояния и осесимметричного нагружения;
разработан алгоритм перехода от моделей отдельных подконструкций диска к обобщенным величинам на их границах с помощью одно- и двухпарамегрических моделей нагрукения;
разработан алгоритм агрегирования подконструкций диска і предложена модель перераспределения радиальных напряжений на общих границах подконструкций;
решена задача определения НДС диска переменной толщины с 2' отверстиями в полотне и 75 замковыми пазами на ободе, находящегося в условиях нестационарного температурно-силового нагружени! с учетом ползучести.
Достоверность результатов диссертационной работ! обеспечивается проверкой адекватности моделей, используемых прі декомпозиции и агрегировании диска, сравнением с результатам! численных экспериментов, точными решениями, а также сопоставлением с экспериментальными данными по дискам.
Практическая значимость. Разработанна методика позволяет рассчитывать напряженно-деформированное состо яние турбинного диска сложного профиля, работающего в условия: нестационарного температурно-силового нагружения, с учетом ползу чести в трехмерной постановке.
На основе построенных алгоритмов составлен комплекс програм на языке Фзртран 4, которые реализованы на ЭВМ серии ЕС.
Разработанные в результате исследований алгоритмы и программ
(недрены на НПО "Труд". Ежегодный экономический эффект составляет Ю тысяч рублей. Акты внедрения приведены в приложении. На защиту выносится:
разработка основанной на методах декомпозиции и агрегирова-гия методики расчета НДС диска сложного профиля при неетационар-юм температурно-силовом нагружении с учетом ползучести в трех-іерной постановке;
разработка схем декомпозиции на подконетрукции с использо-іанием моделей плоского напряженного и осесимметричного нагруже-:ия;
разработка алгоритма перехода к обобщенным величинам на раницах подконетрукции с привлечением одно- и двухпараметри-:еских моделей нагружения;
разработка алгоритма агрегирования подконетрукции диска с четом ползучести;
исследование НДС диска сложного профиля, находящегося в ус-овиях нестационарного температурно-силового нагружения в процес-е ползучести.
Публикации. По результатам выполненных исследований публиковано 8 работ.
Апробация работы. Результаты работы докладыва-ись на П Всесоюзной научно-технической конференции "Надежность и олговечность машин и приборов" (Куйбышев, 1984); на Республи-анской научно-технической конференции "Математические модели роцессов и конструкций энергетических турбомашин в системах их втоматизированного проектирования" (Харьков, 1985); на X сесоюзной научно-технической конференции "Конструкционная проч-ость двигателей" (Куйбышев, 1985); на Всесоюзной научно-техни-еской конференции "Современные проблемы строительной механики и рочности летательных аппаратов" (Куйбышев,1986); на XI Всесоюз-ой научно-технической конференции по конструкционной прочности вигателей (Куйбышев, 1988).
Структура и обьём работы. Диссертация остоит из введения, трех разделов, заключения, приложения и писка литературы. Она изложена на 151 странице (в том числе 91 граница машинописного текста), содержит 49 рисунков, 21 таблицу, писок литературы - 110 наименований (из них 98 на русском язы-э).