22850

ارزيابي عمر خستگي تيغه توربين گاز به كمك روش مكانيك خرابي پيوسته

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا

1396

1399/6/31

دكتر بيژن محمدي

مكانيك

با توجه به كاربردهاي گسترده¬اي كه موتورهاي توربين گاز در صنايع هوايي و ديگر صنايع مهم دارند، شناخت عوامل و مكانيزم¬هايي كه باعث ايجاد آسيب در اين موتورها مي¬شوند از اهميت بالايي برخوردارند. يكي از اين مكانيزم¬هاي خرابي، خستگي است كه در دو رژيم خستگي كم¬چرخه و پرچرخه مورد بررسي قرار مي¬گيرد. ارزيابي خستگي در توربين گاز را مي¬توان توسط روش¬هاي مختلف تجربي و غيرتجربي انجام داد كه هركدام از اين روش¬ها داراي محدوديت¬هاي خاص خود مي¬باشند. در اين پايان¬نامه ابتدا مقدمه¬اي بر توربين-هاي گاز، خرابي¬هاي سازه¬ي آن و مفاهيم مكانيك خرابي نوشته‌شده و سپس مدل خرابي خستگي بر پايه مكانيك خرابي پيوسته معرفي و معادلات مورد استفاده در اين مدل توضيح داده شده است. همچنين در اين قسمت روند حل اين معادلات نيز بررسي شده است. پس از توضيح روش تحقيق، با استفاده از سابروتين UMAT در نرم‌افزار المان محدود آباكوس براي حل معادلات كد معادلات الاستوپلاستيك كوپل با خرابي به زبان فرترن نوشته شده است. درقسمت بعدي پايان¬نامه با استفاده از اين كد در ابتدا براي دو قطعه آلومينيم LC4CS و Al2024-T3 داراي شيار كه تحت بارگذاري كشش- فشار قرارگرفته تحليل خستگي كم¬چرخه انجام شده و عمر خستگي براي اين قطعه در شرايط مختلف بارگذاري به‌دست‌آمده است. سپس به عنوان نمونه براي يك تيغه توربين گاز شبيه¬سازي شده در نرم¬افزار كتيا كه تحت بارگذاري سانتريفيوژ قرارگرفته، تحليل عمر خستگي كم¬چرخه با سابروتين UMAT انجام‌گرفته است. در فصل نهايي اين پايان نامه يك جمع¬بندي كوتاه از مطالب گفته شده در فصل¬هاي قبلي انجام شده و پيشنهاداتي براي ادامه¬ي پژوهش ارائه مي¬شود.

1399/10/02

Fatigue Life Assessment of a Gas Turbine Blade Using Continuum Damage Mechanics

9/21/2020 12:00:00 AM

Given the vast applications of gas turbines in aeronautical and other industries, it is important to identify the factors and mechanisms that cause damage to these engines. One of these damage mechanisms is fatigue, which is considered in two modes of low and high cycle fatigue. Evaluation of fatigue in gas turbines can be done by various experimental and numerical methods and each of these methods has its own limitations. In this thesis, first an introduction on gas turbines, its structural defects and main concepts of damage mechanics is written, and then a fatigue failure model based on continuum damage mechanics is introduced and the equations used in this model are explained. In this section also discusses the process of solving these damage equations. After explaining the research method, using UMAT subroutine in ABAQUS finit element software, Fortran language code is written to solve the damage coupled elastoplastic equations. In the following section, using this code, a low cycle fatigue analysis is done on a Al2014-T3 specimen with U shape notch under tension-compression loadings and the fatigue life for this specimen is calculated under different loading conditions. Next, the fatigue life analysis is done for a low pressure turbine blade under centrifugal loading, using the written subroutine. In the final chapter of this thesis, a brief summary of previous chapters is given and suggestions for further research are provided.