Моделирование малоцикловой усталости при неизотермическом нагружении
Рис. 12.
Расчет МКЭ НДС лопатки (
a
), кривые циклического деформирования в кри-
тической точке (I — 1–3-й полуциклы, II — 10–11-й полуциклы, III — 50–51-й полу-
циклы) (
б
), кривая малоцикловой усталости (
в
), рост трещины в критической точке (
г
)
Турбинная лопатка работает при неизотермическом нагружении
(температура изменяется в диапазоне
20
. . .
800
∘
C в середине корыта
лопатки). Материал лопатки — никелевый сплав. В лопатке имеются
отверстия для подачи охлаждающего газа на внешнюю поверхность
лопатки. Расчет лопатки МКЭ показал, что максимальное значение
напряжений достигается вблизи отверстия. Характер изменения цик-
лических напряжений и деформаций в этой зоне с размахом деформа-
ций
De
= 1
,
5 %
приведен на рис. 12,
б
. По результатам моделирования
для различных размахов деформаций построена кривая малоцикло-
вой усталости (рис. 12,
в
). Процесс роста трещины и оценка скоро-
сти роста и распространения трещины проведена с использованием
описанной выше программы при помощи технологии «отмирающих»
элементов (рис. 12,
г
). На рис. 12,
г
позиция
1
соответствует моменту
начала развития трещины в отверстии под охлаждающий воздух. По-
зиция
2
показывает исключенные из расчета («отмершие») элементы,
в которых повреждаемость достигла предельного значения. Позиция
3
соответствует моменту, когда трещина охватывает весь объем матери-
ала между отверстиями.
Заключение.
Модель, основанная на семействе термомеханиче-
ских поверхностей позволяет аппроксимировать экспериментальные
11
