ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ
Аннотация
Рассматриваются методологические аспекты оценки ресурса объектов новой техники (элементов газотурбинных двигателей), режимы эксплуатации которых приводят к нестационарным термомеханическим нагружениям. Моделируются связанные термовязкопластические процессы деформационного и поврежденного состояний деградируемого континуума. Описана модель термической усталости в поликристаллических конструкционных сплавах для произвольных сложных траекторий деформирования, состоящая из соотношений, определяющих циклическое термовязкопластическое деформирование, эволюционных уравнений накопления повреждений и критерия прочности поврежденного материала. Кинетические уравнения, учитывающие эффекты нелинейного накопления повреждений, основываются на введении скалярного параметра поврежденности и базируются на энергетических принципах. Связанная формулировка кинетических уравнений накопления повреждений при малоцикловой усталости и длительной прочности описывает нелинейный характер суммирования повреждений. В качестве критерия прочности поврежденного материала служит условие достижения величиной поврежденности критического значения.
С использованием разработанного оригинального методического, алгоритмического и программного обеспечения, позволяющего проводить сквозное численное моделирование термоциклических процессов, решена задача оценки термоциклической долговечности моделей элементов и узлов газотурбинных двигателей при термопульсациях. Представлены результаты анализа влияния на термоциклическую долговечность угла наклона охлаждающих каналов в модели труб камер сгорания. Рассмотрены вопросы влияния сложного термоциклического деформирования, накопления усталостных повреждений, пластических деформаций и деформаций ползучести на термическую усталость элементов конструкций. Проведен сравнительный анализ численных результатов с экспериментальными данными. Подтверждена работоспособность модели для описания процесса термической усталости материалов и конструкций при многоосных непропорциональных путях термоциклического нагружения.
