РОЗРОБКА МЕТОДІВ РОЗРАХУНКУ НЕЛІНІЙНИХ КОЛИВАНЬ ТА ДОВГОВІЧНОСТІ ЛОПАТЕЙ ТА ЛОПАТОК ПАРОВИХ І ВІТРОВИХ ТУРБІН

Короткий зміст

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність та доцільність дисертації. Сформульовано її мету і задачі, визначено об’єкт, предмет і методи дослідження, наукову новизну та практичну значущість роботи.

У першому розділі проаналізовано стан досліджень в галузі оцінювання нелінійних коливань та довговічності лопаток та лопатей турбін.

Розрахункові схеми лопатей та лопаток енергетичних машин представляються закрученими стрижнями, поведінка яких вивчається в умовах динамічного навантаження. Теорія коливань стрижневих систем – один з найбільш поширених й розвинутих розділів прикладної механіки коливань, великий внесок до якої зроблено до цього часу вітчизняними й зарубіжними вченими. Рівняння лінійних коливань стрижнів з несиметричним поперечним перетином були отримані С.П. Тимошенко, А.П. Філіповим. Моделі закручених стрижнів несиметричного поперечного перетину розвинуто в роботах Ю.С. Воробйова, В.І. Гуляєва, В.В. Гайдайчука, Г.Ю. Джанелідзе, А.І. Лурьє, П.М. Різа, Б.Ф. Шорра. Подальший розвиток цих моделей надано в роботах М.R.M. Crespo da Silva, E. Documaci, E.H. Dowell, D.H. Hodges, P. P. Friedmann, C.C. Glynn. К.В. Аврамов, П.С. Ковальчук, Т.С. Краснопольська, В.Д. Кубенко, Ю.О. Митропольський, Г.С. Писаренко, M. Amabili, F. Pellicano, G. Rega, A. Steindl, H. Troger досліджували нелінійні коливання, застосовуючи у своїх роботах методи, що дозволяють промоделювати процеси звичайними диференціальними рівняннями. Дослідженням нелінійних систем за допомогою нормальних форм коливань займалися Л.І. Маневич, Ю.В. Міхлін, В.М. Пилипчук, C. Chin, A.H. Nayfeh, E. Pesheck, C. Pierre, S.W. Shaw, A. Vakakis. Вопросами оцінки довговічності циклічно навантажених елементів конструкцій, в тому числі лопаток і лопатей, займалися Б.О. Грязнов, О.С. Гусев, В.В. Матвеев, С.І. Ратнер, В.Т. Трощенко, J.-L. Chaboche, J. Lemaitre, G. Ohgi, G. Sines та інші.

Відзначимо, що на теперішній час потребують подальшого розвитку методи оцінювання динаміки лопатей та лопаток турбін з урахуванням помірних прогинів, а також методи оцінювання тривалої міцності та довговічності конструктивних елементів, побудовані на основі уточнених динамічних моделей та континуальної механіки пошкоджуваності.

У другому розділі виведено рівняння руху в частинних похідних, що описують нелінійні згинно-згинно-крутильні коливання закручених стрижнів, які обертаються, довільного поперечного перетину, в припущенні, що центри тяжіння і жорсткості поперечного перетину знаходяться в різних точках.

У основу створеного в роботі методу досліджень покладено розрахункову схему лопатки, що відповідає закрученим стрижням, які деформуються при динамічному навантаженні. Для опису елементу стрижня до та після деформації вводиться дві прямокутні системи координат : нерухома  та рухлива . Дослідження коливань поперечного перетину зводиться до аналізу руху системи  відносно нерухомої системи .