Разработана методика, которая позволяет оценить снижение усталостной прочности лопаток компрессо-ра авиационного двигателя при повреждении посторонними предметами без проведения трудоемких усталостных испытаний натурных лопаток с концентраторами. Методика основана на использовании представления об эффективном коэффициенте концентрации напряжений от повреждения как функции теоретического коэффициента концентрации, определяемого формой и размерами эксплуатационного повреждения, и коэффициента чувствительности к концентрации напряжений, зависящего от материа-ла, термообработки, параметров состояния поверхностного слоя. Коэффициент чувствительности к кон-центрации напряжений определяется путем стандартных усталостных испытаний цилиндрических об-разцов с кольцевым надрезом. Проведено расчетное исследование полей напряжений и теоретических коэффициентов концентрации напряжений в таких образцах. Получена зависимость теоретического ко-эффициента концентрации напряжений в образце от радиуса в вершине надреза-концентратора.
A technique is developed to estimate fatigue strength loss of aircraft engine compressor blades under foreign object damage. The technique gives an ability to get the fatigue strength estimation without laborious fatigue tests of real blades. The technique is based on representation of effective stress concentration as the function of geometry stress concentration factor and factor of stress concentration sensitivity. The geometry stress concen-tration factor is determined by blade damage shape and sizes. The stress concentration sensitivity factor is de-termined by material, heat treatment, surface layer characteristics. The stress concentration sensitivity factor may be experimentally found as result of routine fatigue tests of cy-lindrical shape specimens. The specimen has an annular notch as stress concentrator. Numerical analyses of stress field in the specimen and geometry stress concentration factor is carried out. It is found a dependence of geometry stress concentration factor in the spec-imen on radius of vertex of the notch.
1. Конструкционная прочность материалов и деталей газотурбинных двигателей / И. А. Биргер, Б. Ф. Балашов, Р. А. Дульнев и др.; под ред. И. А. Биргера и Б. Ф. Балашова. – М.: Машиностроение, 1981. – 222 с.
2. Нихамкин М. Ш., Семенова И. В., Любчик О. Л., Гладкий И. Л. Моделирование повре-ждения посторонними предметами полых лопаток вентилятора ГТД // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2011. – Т. 13. – № 1-2. – С. 326-329.
3. Нихамкин М. Ш., Воронов Л. В., Конев И. П., Семенова И. В., Плотников Ю. И., Сараева Л. В. Снижение усталостной прочности лопаток компрессора ГТД при повреждении посторонними предметами. Авиационная промышленность. – 2008. – № 1. – С.21-24.
4. Нихамкин М. Ш., Семенова И. В. Концентрация напряжений в лопатках компрессора при повреждении их посторонними предметами // Известия вузов. Авиационная техника. –2011. – № 4. – С.15-18.
5. Нихамкин М. Ш., Любчик О. Л. Теоретические коэффициенты концентрации напряже-ний в полых лопатках вентилятора с повреждениями // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2012. – № 32. – С. 25-35.
6. Нихамкин М. Ш., Семенова И. В. Вероятностная оценка стойкости лопаток компрессора ГТД к повреждению посторонними предметами // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. – 2009. – № 3. – Ч. 2. – С. 93-97.
7. Петухов А. Н. Сопротивление усталости деталей ГТД. – М.: Машиностроение, 1993. – 240 с.
8. Сиротин Н. Н. Конструкция и эксплуатация, повреждаемость и работоспособность га-зотурбинных двигателей (Основы конструирования авиационных двигателей и энергетиче-ских установок). – М.: РИА "ИМ-Информ", 2002. – 442 с.
9. Nikhamkin M., Voronov L., Semenova I. Foreign Object Damage And Fatigue Strength Loss In Compressor Blades: Proceedings of the ASME Turbo Expo 2008 ASME Turbo Expo. Сер. "2008 Proceedings of the ASME Turbo Expo: Power for Land, Sea, and Air" sponsors: Internation-al Gas Turbine Institute. – Berlin, 2008. – С. 245-251.
10. Nikhamkin M., Semenova I. Stress Concentration in Compressor Blades at their Damage by Foreign Objects. Russian Aeronautics. – 2011. – Т. 54. – № 4. – С. 346-350.