دانشگاه شیراز

دانشکده مهندسی مکانیک

پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته‌ مهندسی مکانیک (طراحی کاربردی)

تحلیل تنش روتور توربین گازی به کمک مکانیک آسیب پیوسته

استاد راهنما:

دکتر علی نایبی

 

چکیده

در این پایان­نامه، مدل متحد لومتر بر مبنای مکانیک آسیب پیوسته برای مدل‌سازی رفتار تنش-کرنش یک نمونه روتور توربین گاز استفاده شده است. قانون آسیب متحد که برای مدل‌سازی اندرکنش خزش-خستگی بکار می‌رود، بر اساس جزءکرنش پلاستیک تجمعی ناشی از آسیب خزشی و آسیب خستگی کم‌چرخه می‌باشد. به کمک آزمون‌های کشش دوره‌ای و رهایش، پارامترهای مدل آسیب متحد، مدل ویسکوز نورتن و ثابت‌های مدل سختی سینماتیکی غیرخطی ماده روتور تعیین شدند. همچنین به منظور اعتبارسنجی روش المان محدود، آزمون‌های انجام شده به صورت کاملاً یکسان توسط نرم‌افزار المان محدود ABAQUS مدل‌سازی گردید. رفتار تنش-کرنش روتور توربین گاز به کمک نرم‌افزار المان محدود ABAQUS مدل‌سازی گردید و رشد آسیب در نقاط بحرانی محاسبه شد. آزمون رپلیکا نیز در چهار نقطه از سطح روتور انجام شد و به کمک SEM، شکل‌گیری حفره‌های خزشی بررسی شد. بر اساس تحلیل مکانیک آسیب پیوسته، اندرکنش خزش-خستگی بررسی شد و عمر روتور تخمین زده شد.

فهرست مطالب

فصل 1: مقدمه  1

1-1 مقدمه  2

1-2 مکانیک آسیب پیوسته  4

1-3 هدف از انجام پژوهش    5

1-4 چکیده مباحث مطرح شده در این پایان‌نامه  5

فصل 2: مروری بر تحقیقات انجام شده  7

2-1 مکانیک آسیب پیوسته  8

2-2 اندرکنش خزش– خستگی  13

فصل 3: معادلات حاکمه  19

3-1 مقدمه  20

3-2 ماهیت و متغیرهای آسیب   20

3-3 انواع آسیب   23

3-4 مفاهیم پایه  27

3-4-1 پارامتر آسیب   27

3-4-2 مفهوم تنش مؤثر 28

3-4-3 اصل کرنش‌ معادل  30

3-4-4 ارتباط کرنش و آسیب   30

3-4-5 آستانه آسیب   33

3-5 فرمول بندی ترمودینامیکی آسیب   35

3-5-1 ترمودینامیک آسیب   35

3-5-2 چارچوب کلی  36

3-5-3 پتانسیل حا‌لت برای آسیب همسان  40

3-5-4 قوانین سینتیک رشد آسیب   41

3-6 معادلات الاستو-(ویسکو-)پلاستیسیته کوپل با آسیب   45

3-6-1 معادلات اساسی (ویسکو-)پلاستیسیته بدون کوپل با آسیب   45

3-6-2 معادلات کوپل بین پلاستیسیته و آسیب   47

3-7 مدل‌سازی اندرکنش خزش-خستگی  49

3-8 اندازه‌گیری آسیب   50

3-8-1 روش تغییرات مدول الاستیسیته  53

فصل 4: مدل‌سازی روتور  55

4-1 مقدمه  56

4-2 شرایط کارکرد و هندسه روتور 57

4-2-1 شرایط کارکرد 57

4-2-2 هندسه روتور 60

4-3 شرایط مرزی و بارهای اعمالی  64

4-4 شرایط دمایی  65

4-5 انتخاب المان و شبکه‌بندی مدل  68

4-6 گام‌های حل  72

فصل 5: تعیین خواص مکانیکی جنس روتور  74

5-1 مقدمه  75

5-2 شناسایی جنس روتور توربین گاز 75

5-3 آزمون کشش ساده و دوره‌ای  78

5-3-1 نتایج آزمون‌ کشش    80

5-3-2 تعیین پارامترهای مدل سختی سینماتیکی  83

5-3-3 تعیین پارامترهای مدل آسیب   87

5-3-4 تعیین مقدار بحرانی پارامتر آسیب   91

5-4 آزمون رهایش    97

5-4-1 تعیین پارامترهای مدل ویسکوز نورتن  100

5-5 نتیجه‌گیری  104

فصل 6: نتایج و بررسی   105

6-1 مقدمه  106

6-2 نتایج مربوط به شبیه‌سازی المان محدود 106

6-2-1 وضعیت فعلی روتور 107

6-2-2 تخمین عمر باقیمانده روتور 114

6-2-3 بررسی نتایج  117

6-3 تخمین عمر به کمک آزمون رپلیکا 128

براي دانلود متن كامل پايان نامه اينجا كليك كنيد  

نظرات شما عزیزان: