Стр. 3 - Б.Е. Васильев - Определение расчетной долговечности деталей турбин с помощью пользовательской модели ползучести в конечно-элементном комплексе ANSYS
Упрощенная HTML-версия
168
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
аппроксимации возможна только для узкого диапазона напряжений и
температур;
– изохронные кривые неприменимы для расчетов со ступенчатым
изменением нагрузки.
Необходимо отметить, что единая теория, описывающая поведе-
ние материала во всем диапазоне значений температур и напряжений,
в настоящее время отсутствует. Это связано с тем, что при изменении
внешних параметров нагружения изменяется сам механизм пластиче-
ской деформации. В то же время существует ряд моделей, отвечающих
определенным диапазонам параметров и условий, хорошо совпадаю-
щих с экспериментальными данными. Задача теории ползучести при-
менительно к одноосному напряженному состоянию заключается в
установлении связи между напряжением, деформацией, скоростью,
температурой, временем и целым рядом структурных параметров, ха-
рактеризующих состояние материала в любой текущий момент време-
ни вплоть до разрушения.
В данной работе исследован и разработан способ расчета кинети-
ки НДС, при котором используют данные, подвергнутые минималь-
ной обработке; он позволяет рассчитывать все три стадии ползуче-
сти. Таким образом достигают повышения точности прогнозирования
расчетной долговечности и изменения геометрии деталей турбин в
процессе работы.
Метод исследования
.
Использован метод, описанный в работе
[2], который основан на подобии кривых зависимости пределов дли-
тельной статической прочности и пределов ползучести от параметра
Ларсона — Миллера [3]. Это параметр рассчитывают по формуле
10
(log
)
LM
P T
C
,
где
С
— постоянная, равная, как правило, 20;
T
— температура мате-
риала, K;
— продолжительность нагружения, ч.
На рис. 2 показаны зависимости пределов ползучести для заранее
определенных значений деформаций и кривая предела длительной
прочности
dl
. Для построения кривых Ларсона — Миллера жела-
тельно использовать более 5–7 значений деформаций. Наличие изло-
мов этих кривых объясняется изменением характера разрушения.
В ANSYS возможно применение пользовательской модели пол-
зучести с помощью подпрограммы USERCREEP, написанной на
FORTRAN [4, 5]. В этом случае необходимо вычислить за расчетный
шаг времени Δ
приращение деформации
cr
и двух дополнитель-
ных параметров, которые используются при расчете тангенциальной
матрицы жесткости. Эти параметры характеризуют чувствительность
приращения деформации ползучести к текущему напряжению
d
(
cr
)/
d
(
) и деформации
d
(Δ
cr
)/
d
(
cr
)
.
Также можно определять до-
полнительные результаты: повреждаемость и остаточную долговеч-
ность, которые по умолчанию не вычисляются и не сохраняются в
процессе работы. С этой целью пользователю предоставляется мас-
