Чугай Марина Олександрівна. Чисельний аналіз коливань елементів лопаткового апарата турбомашин з пошкодженнями

Короткий опис

Чугай Марина Олександрівна. Чисельний аналіз коливань елементів лопаткового апарата турбомашин з пошкодженнями : Дис... канд. наук: 05.02.09 2008

Чугай М. О. Чисельниий аналіз коливань елементів лопаткового апарата турбомашин з пошкодженнями. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.09 динаміка та міцність машин. Інститут проблем машинобудування ім. А.М.Підгорного НАН України, м. Харків, 2008.
Дисертаційна робота присвячена розробці тривимірних моделей лопаткового апарата з пошкодженнями, а також адаптації розрахункових методів для коливань елементів лопаткового апарата з пошкодженнями за допомогою сингулярних скінченних елементів для визначення спектра власних частот, форм коливань та розподілу інтенсивностей напружень.
Моделювання об`єктів проводилось на основі тривимірного підходу з використанням методу скінченних елементів. Виявлено нові якісні та кількісні залежності впливу пошкоджень на особливості власних частот, форм коливань і локалізацію напружень у складних системах лопаткового апарата. Досліджено розподіл та визначено зони локалізації тривимірних полів інтенсивностей напружень пакетів лопаток з пошкодженнями. На основі результатів дослідження особливостей розподілу інтенсивностей напружень і вібраційної поведінки розглянутих конструкцій лопаткового апарата розроблені практичні рекомендації щодо зниження рівня максимальних напружень. Достовірність та обґрунтованість одержаних результатів забезпечуються погоджуваністю їх з експериментальними даними, а також даними, наведеними в літературі, та збіжністю чисельних розрахунків. Результати даної роботи можуть використовуватися для діагностики наявності пошкоджень в елементах лопаткового апарата. Розроблені методики можна рекомендувати до застосування на турбобудівних підприємствах.

В дисертаційній роботі вирішена нова актуальна науково-технічна задача аналізу впливу пошкоджень на частоти, форми та локалізацію напружень при коливаннях лопаткового апарата, що має важливе практичне значення. На основі розроблених підходів проаналізовано залежність спектра власних частот коливання елементів лопаткового апарата від їх конструкційних особливостей та наявності пошкоджень.
Основні результати роботи.

Побудовано скінченноелементні моделі зразків і реальних робочих лопаток, пакетів та робочих коліс, для визначення вібраційних характеристик яких здійснена адаптація розрахункових методів на основі тривимірного підходу МСЕ.
Побудовано та чисельно досліджено тривимірні скінченноелементні моделі елементів лопаткового апарата з пошкодженнями з використанням сингулярних скінченних елементів. Ці елементи мають такі важливі властивості: вони забезпечують особливості типудля напружень, цілком сумісні зі звичайними квадратичними елементами, відображають деформацію тіла як цілого, для них залишаються вірними теореми про збіжність рішення до точного для звичайних елементів.
Достовірність результатів дослідження підтверджено прямим зіставленням результатів чисельних розрахунків власних частот та інтенсивностей деформацій з даними експериментальних досліджень, проведених в Інституті проблем міцності ім. Г.С. Писаренка НАН України, а також даними, наведеними в літературі, та збіжністю чисельних розрахунків.
Досліджено закономірності впливу розміру та місця розташування пошкоджень на частотні характеристики і розподіл вібраційних напружень системи. Встановлено нові якісні та кількісні залежності впливу пошкоджень на особливості власних частот, форм і локалізацію напружень в складних системах лопаткового апарата.
На основі результатів дослідження особливостей розподілу інтенсивностей напружень і вібраційної поведінки розглянутих конструкцій лопаткового апарата розроблені практичні рекомендації щодо зниження рівня максимальних напружень. При проектуванні лопаток слід забезпечити зниження загального рівня максимальних напружень в місцях, де очікуються найбільші напруження.
Одержані в роботі результати аналізу вібраційних характеристик і локалізації напружень були використані при виконанні держбюджетних тем та договорів про міжнародне співробітництво. Результати роботи були використані на ДП ЗМКБ «Прогрес» ім. О.Г. Івченка і в учбовому процесі в Національному технічному університеті «Харківський політехнічний інститут». Ці результати можуть бути використані при проектуванні нових та модернізації існуючих лопаткових апаратів на машинобудівних підприємствах.