Визначення тріщиностійкості ротора парової турбіни при дії об’ємних сил
Заголовок (російською):
Определение трещиностойкости ротора паровой турбины при действии объемных сил
Заголовок (англійською):
Determination of crack resistance of a steam turbine rotor under the volume forces action
Автор(и):
Пискунов С.О.
Шкриль О.О.
Максим’юк Ю.В.
Автор(и) (англ):
Piskunov S.О.
Shkril’ А.A.
Maksimyuk Yu.V.
Ключові слова (укр):
метод скінченних елементів (МСЕ), еліптична тріщина, коефіцієнт інтенсивності напружень, ротор парової турбіни, об’ємні сили
Ключові слова (рус):
метод конечных элементов (МКЭ), коэффициент интенсивности напряжений, ротор паровой турбины, эллиптическая трещина, обьемные силы
Ключові слова (англ):
finite element method (FEM), stress intensity factor, steam turbine rotor, elliptical crack, volume forces
Анотація (укр):
Проведена оцінка напружено-деформованого стану ротора парової турбіни з початковою напівеліптичною тріщиною при дії об’ємних сил, викликаних відцентровим навантаженням. Отриманий розподіл коефіцієнтів інтенсивності напружень вздовж фронту тріщини. Проведено порівняння з результатами оцінки тріщиностійкості ротора за спрощеними підходами.
Анотація (рус):
Проведена оценка напряженно-деформированного состояния ротора паровой турбины с начальной полуэллиптической трещиной при действии объемных сил, вызванных центробежными нагрузками. Получено распределение коэффициентов интенсивности напряжений вдоль фронта трещины. Проведено сравнение с результатами оценки трещиностойкости ротора по упрощенным подходам.
Анотація (англ):
The problem of the crack resistance of a steam turbine rotor disk with an initial semi-elliptical crack is investigated in this paper. The forces affecting the disk are due to its rotation and consist of a load uniformly distributed of the surface rim, modeling the impact of the blades, and mass forces distributed over the volume of the disk. It is assumed that the process of deformation of the rotor disk is linear. The stress intensity factor (CIF) are used to evaluate the fracture resistance. The steam turbine rotor disc is a massive axisymmetric body, which is why a semi-analytic finite element method is used to model the stress-strain state, which has been proven in a number of work for objects of this type. In the first stage, the distribution of stress-strain state of the rotor disc without crack is determined. The obtained results showed that maximum stresses occur in the region of the inner hole of the rotor disk. The following was to determine the fracture resistance of the rotor disc with a crack that may appear under the highest stress level. The configuration of the crack front is elliptical. The obtained results shows that the CIF attains the maximum value at the point furthest from the inner hole. The influence of ellipticity on the maximum values of CIF was investigated. The maximum CIN values for the rotor disc were determined using the approximate method used in the design of such objects. It involves the results of the known formula used to determine the CIF in the plate with a lateral crack. Comparison of results shows the nesecity of calculate such objects in the spatial formulation. There are significant limitations to the use of the two-dimensional approach to determine CIF in such objects.
Публікатор:
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр):
Опір матеріалів і теорія споруд, 2019, номер 103
Назва журналу, номер, рік випуску (рус):
Сопротивление материалов и теория сооружений, 2019, номер 103
Назва журналу, номер, рік випуску (англ):
Strength of Materials and Theory of Structures, 2019, number 103
Мова статті:
Українська
Формат документа:
application/pdf
Дата публікації:
29 December 2019
Номер збірника:
Університет автора:
1 Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського”, м.Київ-56, просп. Перемоги 37, 03056; 2Київский національний університет будівництва і архітектури, Київ Повітрофлотський просп., 31, м. Київ. 03680
Литература:
1. Баженов В.А., Гуляр О.І., Пискунов С.О., Сахаров О.С. Напіваналітичний метод скінченних елементів в задачах руйнування просторових тіл: Монографія – К.: КНУБА, 2005. – 298с.2. Когаев В.П., Махутов Н.А., Гусенков А.П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность / М.: Машиностроение, 1985. −223 с.3. Напіваналітичний метод скінчених елементів у задачах руйнування тіл з тріщинами / [Баженов В. А., Пискунов С. О., Шкриль О. О.] – Київ: Вид-во “Каравела”, 2017. – 208 с.4. Пискунов С.О. Шкриль О.О., Мицюк С.В. Прямий метод визначення коефіцієнтів інтенсивності напружень в призматичних та просторових незамкнених тілах обертання при статичному навантаженні // Опір матеріалів і теорія споруд. – 2016. – Вип. 97. – С. 3-14.
References:
1. Bazhenov V.A., Gulyar A.I., Piskunov S.O., Saharov A.S. Napivanalitichniy metod skinchennih elementiv v zadachah ruynuvannya prostorovih til (Semianalitic finite element method in problems of fracture spatial bodies): Мonografiya – К.: КNUBА, 2005. – 298 p.2. Kogayev V.P., Makhutov N.A., Gusenkov A.P. Raschety detaley mashin i konstruktsiy na prochnost' i dolgovechnost' / M.: Mashinostroyeniye, 1985. −223 s.3. Napívanílítichniy metod skínchenikh yelementív u zadachi ruynuvannya tíl z tríshchinami / [Bazhenov V. A., Piskunov S. O., Shkril' O. O.] - Kií̈v: Vid-vo "Karavela", 2017. - 208 s.4. Piskunov S.O. Shkril' O.O., Mitsyuk S.V. Pryamiy metod viznachennya koyefítsíêntív íntensivností napruzhen' v prizmatichnikh ta prostorovikh nezamknenikh tílakh obertannya pri staticheskom navantazhenní // Opír materíalív í teoríya sporud. - 2016. - Vip. 97. - S. 3-14.