تحلیل مکانیک شکست و تخمین عمر رشد ترک خستگی پره توربین گاز با استفاده از روش المان محدود

در این مقاله تحلیل مکانیک شکست و تخمین عمر خستگی پره ترک دار بخش داغ توربین کمپرسور گاز انجام شده است. در ابتدا با استفاده از نرم افزار المان محدود ANSYS تحلیل تنش پره بدون ترک تحت بارگذاری های حرارتی و مکانیکی شامل دوران، توزیع دما و فشار بر روی ایرفویل پره برای حالت پایای ۱۰۰ درصد انجام شده است. از نتایج این تحلیل، مناطق دارای تنش بالا و مستعد رشد ترک در پره شناسایی می گردند. سپس با مدل سازی ترک در این نواحی، عمر رشد ترک خستگی تخمین زده می شود. برای این منظور، ابتدا در نرم افزار ANSYS برای ترک هایی با ابعاد مختلف مقدار ضرایب شدت تنش محاسبه می شود. سپس با استفاده از این مقادیر و نیز نمودار نرخ رشد ترک (da/dN) برحسب ضریب شدت تنش ماده (KI)، نرخ رشد ترک سیکلی برای ترک هایی با نسبت ابعاد مختلف (a/c) محاسبه می گردد. در انتها با انتگرال گیری عددی، تعداد سیکل خستگی (Nf) تا رسیدن به عمق ترک بحرانی (af) برای پره توربین محاسبه می گردد.