مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه‌سازی رشد ترک در پره کمپرسور موتور جت T56 با استفاده روش نیمه تحلیلی راجو-نیومن

نویسندگان
1 استاد دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی
2 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران
چکیده
طبق گزارش‌های ارائه شده یکی از شایعترین دلایل واماندگی موتور توربین گازی T56 شکست پره های کمپرسور آن می باشد. در این تحقیق نرخ رشد ترک در پره طبقه 13م کمپرسور موتور جت T56 مورد بررسی قرارگرفته است. برای این منظور ابتدا نیروهای گریز از مرکز و آیرودینامیکی وارد بر پره محاسبه شده اند و میدان تنش ناشی از هر یک از آنها روی پره توسط نرم‌افزار ANSYS بدست آورده شده است. نقاطی روی سطح پره که در معرض بیشترین آسیب های ناشی از برخورد اشیاء خارجی و پدیده خوردگی هستند شناسایی شده اند و از طریق تحلیل تنش انجام‌گرفته، مقادیر تنش های کششی و خمشی در این نقاط تعیین شده است. در ادامه در هر یک از مکان های مشخص شده ترک اولیه ی نیم بیضوی مدل شده و با استفاده از روش راجو-نیومن ضرایب شدت تنش در این نقاط محاسبه شده اند. سرانجام با استفاده از رابطه پاریس عمر پره و نرخ رشد هر یک از ترک های مدل شده در نقاط یاد شده جداگانه بدست آورده شده است. نتایج نشان می دهد که هر چه ترک تشکیل شده به ریشه پره نزدیکتر باشد عمر پره به ‌شدت کاهش یافته و همچنین عمر پره در اثر وجود ترک در سطح مکشی پره به ‌مراتب کمتر از وجود ترک در موقعیتی مشابه روی سطح فشاری می باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Simulation of crack growth rate in T56 jet engine compressor blade using Raju-newman method

نویسندگان English

Amir Reza Shahani 1
Zanyar Esmailpoor Hajilak 2
2 Department of Mechanical Engineering, Khajeh Nasir Toosi University Technology, Tehran, Iran
چکیده English

Compressor and their blades are one of the most important parts of gas turbines. Based on recent reports, failure of compressor’s blades was one of the major cause in malfunctioned t56 gas turbines. In this study, propagation rate of a crack within the compressor blade of a T56 jet engine has been investigated. To this end, centrifugal and aerodynamic forces acted upon the blade has been calculated and their corresponding stress field has been simulated in ANSYS software. Spots at the maximum risk of foreign object damage and corrosion had been located, and their bending and tension stresses had been calculated via employed simulation. Subsequently, an initial half elliptical crack has been created on all of previously located spots, and their stress intensity factor using Raju-Newman method has been determined. Finally, by using Paris law fatigue life and crack growth rate of each cracks has been extracted, individually. Results indicate a drastic decrease in fatigue life of blades when crack located close to the blade’s root. Furthermore, cracks located on the suction surface has remarkably shorter fatigue life than those which are located on pressure surface, in comparison.

کلیدواژه‌ها English

Compressor blade
Half elliptical crack
Crack growth rate
Fatigue Life