تعیین عمر پره توربین گازی براساس مکانیک شکست

چکیده

در این پایان نامه تعیین عمر پره متحرک مرحله اول یک توربین گازی صنعتی براساس مکانیک شکست انجام شده است . در این تحقیق توزیع تنشی با استفاده ازروش المان محدود به دست آمده است . تنش های مکانیکی و گرمایی هرکدام توسط یک مدل جداگانه محاسبه شده اند و سپس نتایج حاصل از هر دو تحلیل با هم ترکیب شده اند. وجود بارهای ترمومکانیکی تناوبی ناشی از روشن و خاموش شدن های توربین و همچنین دمای بالای کاری باعث بروز خستگی و خزش می شود که در نهایت واماندگی پره را به دنبال دارد. در عمل ترک ها در لبه حمله و همچنین در نواحی میان قوسی قسمت خلاء و فشار دیده شده اند ولی از آنجائیکه در بخش خلاء سطح تنش از دیگر مناطق بالاتر است بنابراین ترک با جبهه نیمه بیضی در این ناحیه مدل شده است . در این تحقیق عمر پره با فرض وجود یک پیش ترک که تحت شرایط خستگی ترمومکانیکی جوانه زده است انجام شده است . برای مدل کردن ترک ابتدا نیاز است المان بندی منطقه مورد نظر تا حد قابل قبولی ریز شود. المان بندی که در این ناحیه انجام شده است شامل 756 المان مکعبی درجه دوم می باشد. برای تعیین رابطه ای میان پارامترهای کنترل کننده رشد ترک برحسب طول ترک ، چندین مرحله ترک رشد داده شده است . پس از هر مرحله، پارامترهای کنترل کننده رشد رک مانند j - انتگرال و k1 به کمک روش انتگرال حوزه انرژی تعیین شده اند. در نهایت به کمک رابطه ای که رشد ترک خستگی - خزش در هر چرخه را به پارامترهای کنترل کننده رشد ترک خزش و خستگی مربوط می سازد تعداد چرخه های روشن - خاموش تعیین شده است .