Термоусталость рабочих и направляющих лопаток
Рассмотрим трехстержневую модель лопатки (рис. 23).
| Рис. 28. Изменение деформаций и напряжений в трехстержневой системе
|
В начальном состоянии при температуре Ta внутренних напряжений нет. При прогреве стержень 1 прогревается быстрее, чем стержень 2. Температурные деформации стержней 1 и 2 будут равны соответственно
где T1, T2 – температуры материала стержней 1 и 2.
В стержне 2 напряжения малы, так как они имеют большие поперечные сечения. Будем считать, что полная деформация системы равна температурной деформации стержней 2, то есть
Силовые деформации в тонком стержне
В то же время силовая деформация
При прогреве в стержне 1 возникают сжимающие напряжения и пластические деформации (линия AB). В точке B деформация достигает максимального по абсолютной величине значения ε1 (соответствует максимальной разности температур стержней 1 и 2). Затем происходит упругая разгрузка и пластическое деформирование обратного знака (линия BC). В точке C температура максимальна и равна Tc. Если ползучесть отсутствует, то во время стационарной работы напряженно-деформированное состояние лопатки не меняется. В результате прогрева в стержне 1 происходит знакопеременное пластическое деформирование: вначале на величину εp1 (сжатие), а затем на величину εp2 (растяжение).
При охлаждении происходит деформирование стержня 1 по линии CDE со знакопеременным пластическим деформированием: сначала на εp3 (растяжение), а затем на εp4 (сжатие).
Для циклически стабильного материала при последующих циклах нагружения процесс деформирования происходит по замкнутому циклу EBCDE с размахом силовых деформаций Δε=ε2-ε1 и размахом пластических деформаций Δεp.
Если при температуре Tc материал подвержен ползучести, то напряжение в стержне 1 релаксирует (линия CF). В этом случае при охлаждении процесс идет по линии FDE, а все последующие циклы соответствуют петле EBCFDE. За каждый цикл материал стержня 1 претерпевает знакопеременную пластическую деформацию Δεp на сжатие и Δεp-Δσ/E – на растяжение.
Расчет параметров цикла и долговечности проводят по методике малоцикловой усталости.
Дата добавления: 2016-02-16; просмотров: 599;
