Действием единичных

Лопатки турбин в условиях эксплуатации, как правило, накапливают повреждения более устойчиво, чем лопатки компрессора. Это связано с тем, что они подвергаются постоянному нагреву при длительном статическом растяжении под действием динамической нагрузки от вращения ротора. В этом случае возможно возникновение такого явления, как ползучесть или термоциклическое разупрочнение материала в результате теплосмен по циклу ПЦН. Каждый механизм исчерпания долговечности лопатки имеет свою длительность действия, и поэтому разрушение лопатки на разных стадиях эксплуатации отвечает разным критериям прочности. В результате этого распределение долговечности лопаток может иметь не один, а несколько максимумов по числу случаев разрушения, в зависимости от того, какие виды механизмов разрушения могут последовательно доминировать при исчерпании ресурса лопатки.

Лопатки компрессоров и турбин газотурбинных двигателей (ГТД) в процессе нормальных условий эксплуатации подвергаются растяжению под действием динамической нагрузки от вращения ротора с изгибом и скручиванием под действием газодинамического потока. Частота и форма колебаний лопатки неоднородны по ее высоте, что соответствует переменному двухосному напряженному состоянию. Для различных ступеней частота собственных колебаний лопаток различна и составляет от несколько сот герц для первых ступеней вентилятора до нескольких тысяч герц для последних ступеней компрессора.

Выполненные измерения шага усталостных линий представлены на рис. 11.24в-Э. Здесь приведены результаты измерения для двух лопаток с наибольшей протяженностью усталостной зоны: 12,1 мм — для окисленной лопатки и 1,6 мм — для наиболее типичной по своему излому одной из неокисленных лопаток. Характерной особенностью развития трещин для рассмотренных лопаток явилось немонотонное нарастание и убывание прироста трещины за цикл запуска и остановки двигателя при возрастании длины трещины. Причем перед окончательным разрушением первой из рассматриваемых лопаток произошло резкое снижение скорости роста трещины. Этот факт может быть объяснен резким уменьшением оставшегося сечения и фактическим переходом не к усталостному, а повторно-статическому разрушению материала под действием динамической нагрузки от вращения лопаток.

пряжения [50]. В последнее время было обнаружено, что в некоторых системах критическое значение имеет не только напряжение растяжения, но и скорость деформации материала, вызванная растягивающей нагрузкой. В таких случаях коррозионное растрескивание под напряжением может возникнуть только под действием динамической нагрузки, но не при статическом нагружении [51, 52]. Это имеет решающее значение для оценки возможностей переноса результатов лабораторных испытаний на практические условия и для рационального выбора способа испытания.

В 1937 г. Е. А. Соловьев [Л. 17] на основе предыдущих исследований опубликовал систематизированный способ расчета и временную инструкцию по проектированию фундаментов для турбогенераторов, состоящую из двух частей: проверки на резонанс и расчета «а прочность. При этом расчет на прочность производился путем введения дополнительных нагрузок, равных четырех- или двукратному весу машины, в зависимости от направления действия сил. После этого последовал ряд работ, в том числе Н. А. Павлюка^ И. Л. Корчинского, О. А. Савинова и Д. Д. Баркана [Л. 18 и 20]. Авторы ставят цель — уточнить поведение железобетонных конструкций фундаментов под действием динамической нагрузки и выяснить численные значения характеристик материала, коэффициента поглощения гз, модуля упругости ? и т. д.

Принятие Таплоэлектролроектом указанной методики расчета, по всей вероятности, объясняется тем, что тогда не могло быть еще поставлено достаточного количества экспериментальных исследований и не было соответствующей измерительной аппаратуры, позволяющей изучить и правильно представить действительную картину работы фундамента под действием динамической нагрузки. Однако эта методика для того времени была прогрессивной.

под действием динамической нагрузки ........................... 972

17.6. Трещина конечной длины в слоистом композите под действием динамической нагрузки ................................. 974

17.7. Трещина на поверхности раздела материалов с различными упругими свойствами под действием динамической нагрузки ..................................................................... 975

17.22. Изгибаемый образец с надрезом под действием динамической нагрузки ....................................................... 991

под действием динамической нагрузки ........................... 972

Перемещения (прогибы) простой балки под действием единичных сил: а - первое состояние; б - второе состояние

К ст. Взаимности перемещений принцип. Перемещения (прогибы) простой балки под действием единичных сил] а — первое состояние; б — второе состояние

Все расчеты были проделаны при действии единичных нагрузок; определялась зависимость окружных напряжений о*е на краю отверстия от угла 0. Результаты для случая ортотропии (свойства соответствуют характеристикам слоя из эпоксидного боропластика) при действии единичных напряжений 0Х, т:ху, аа представлены на рис. 7. Величины о@ являются, по существу, коэффициентами концентрации напряжений на краю отверстия. На рис. 8 показана зависимость о~е °т угла 0 для слоистого эпоксидного боропластика [90/0]s при действии единичных напряжений ах и гху. Как видно, решения Лехницкого [23] и методом конечного элемента практически полностью совпадают. Представленные на рис. 9 результаты для слоистого эпоксидного боропластика [ + 45/ОЬ, находящегося под действием единичных напряжений вх, txv и oh, получены только методом конечного элемента. Как видно из сравнения полученных данных с рис. 10, концентрация напряжений в изо-

Анализ при помощи метода конечных элементов был весьма успешно применен к композитам в работе [44]. На рис. 7.4 показаны характерные результаты, полученные при использовании сетки конечных элементов (см. рис. 7.3) для расчета микронапряжений в матрице однонаправленного боропластика на эпоксидном связующем под действием единичных напряжений — касательных или нормальных в поперечном направлении. Очевидно, что при нагружении композита только в одном направлении матрица находится в неоднородном трехосном напряженном состоянии. При растяжении перпендикулярно направлению армирования (ах = = 1,0) максимальные напряжения в матрице почти в два раза выше приложенных к композиту осредненных напряжений. Другие главные напряжения в этой точке составляют по-величине около половины максимального напряжения. Такое соотношение главных напряжений указывает на то, что бли-

где KZQ, KZN и KIM — функции вли-яния для перемещения точки в сечении 2 = с под действием единичных радиальной и осевой сил, а также единичного момента, приложенных в тех же сечениях, в которых действуют внешние силы.

Линейные перемещения верхних узлов рамы под действием единичных сил определяются по следующим формулам:

HZ = Я22 + Я24 — суммарное поперечное перемещение точки вала в плоскости 2 под действием единичных сил Zz = Z4 = 1, приложенных в точках плоскостей 2 и 4.

Для симметричных колебаний сумма динамических подат-ливостей корпуса представляет собой суммарное перемещение точки в плоскости 2 под действием единичных сил, приложенных одновременно в точках плоскостей 2 и 4:

б22иба1 — перемещения точки В под действием единичных

Далее вычисляем коэффициенты влияния. Для каждого /-го тела коэффициенты KI находим в узлах / = 1, 2, ..., N зоны возможного контакта под действием единичных сил, приложенных последовательно в узлах k = 1, 2, ..., N этой же зоны по направлению внутренней нормали, и коэффициенты Gt в узлах / от силы q0.

Все виды расчетов могут быть осуществлены введением двух типов характеристик: «от массы к массе» и «от массы к участку». Рассмотрим наиболее простой сличай получения первого типа характеристик г]з'г (I) — закона периодического движения s-й массы под действием единичных импульсивных моментов периода Т, приложенных к r-й массе — для системы, имеющей одну неподвижную массу (защемление). Пусть в момент t = 0 после воздействия очередного импульса углы поворота всех масс и скорости равны