عنوان پایان‌نامه
بررسی تجربی رشد ترک در تست خستگی با دور بالا و استخراج نرخ رشد آن با استفاده از روش المان محدود
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک طراحی کاربردی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3589;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 80844;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3589;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 80844
- تاریخ دفاع
- ۱۴ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- سیدعلی احمدی بروغنی
- استاد راهنما
- عقیل یوسفی کماء, مراد کریم پور
- چکیده
- در این پژوهش روش آزمون خستگی دور بالای رزونانسی معرفی می شود. در این آزمون قطعه در مود ارتعاشی خمشی به ارتعاش در می آید و به این وسیله در ریشه ی آن تنش متناوب حاصل از خمش ایجاد می گردد. در این روش به ارتعاش در آوردن قطعه در فرکانس طبیعی خود، باعث می شود ترک در درون قطعه ایجاد شود و با ادامه یافتن آزمون این ترک رشد کند. تعداد سیکل های بارگذاری شمارش و نرخ رشد ترک به صورت تجربی به دست می آید. در این پژوهش از چهار پره ی مرحله ی هشتم کمپرسور به عنوان نمونه ی آزمون استفاده شده است. دو پره سالم و دو پره دیگر از قبل دارای ترک بودند. همچنین کاهش فرکانس طبیعی پره به دلیل ایجاد و رشد ترک درون آن نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. این کاهش فرکانس هم به طور تجربی و هم به صورت تحلیل المان محدود مطالعه شده است. در انتها نیز رشد ترک با استفاده از یک رابطه ی تجربی موجود نیز مطالعه و با نتایج تجربی مقایسه گردید. شروع ترک در پره ها از منطقه ای نزدیک ریشه ی پره آغاز می شود که در تحلیل های المان محدود بیشترین تنش نیز در همان ناحیه ملاحظه شده است. نرخ رشد ترک در پره ها به جابجایی نوک پره، موقعیت تشکیل ترک و ریزساختار آلیاژ پره بستگی دارد. در تمامی پره ها در طول ترک حدود سه تا چهار میلی متر افزایش شدید نرخ رشد ترک مشاهده شد. در تحلیل فرکانس طبیعی نسبت به طول ترک هم در نتایج تجربی و هم در تحلیل المان محدود، با تقریب قابل قبولی رابطه ای از درجه دوم مشاهده شد. در تحلیل عددی با استفاده از روابط تجربی، تعداد کل سیکل ها حدوداً 25% از تعداد سیکل های تجربی بیشتر به دست آمد. کلمات کلیدی: خستگی دور بالا، رشد ترک، آزمون خستگی رزونانسی، تحلیل المان محدود، تلرانس خرابی و پره کمپرسور
- Abstract
- In this study, a vibrational fatigue testing methodology is introduced. The test specimen vibrates in bending vibration mode that produces an alternating stress in its root. In this method, the test specimen is vibrated in its natural frequency until a crack is formed in the blade and the test will be continued so that the crack propagates in the blade. The number of load cycles is counted and the crack growth rate is determined. In this study, four compressor blades are used as the test samples. Two blades are completely new and the other two have cracks. Moreover, as the crack propagates in the blade its natural frequency drops. This drop in natural frequency is studied both experimentally and by using the Finite Element method. Finaly, the crack growth rate is determined using an empirical formula and the results are compared with the experimental results. Cracks initiated from the root of the blade and the Finite Element Method also proved that the maximum stress is in that region. The crack growth rate depends on the tip displacements and the location the crack initiates. In all blades, a sharp rise in the crack growth rates was observed as the crack length reached 3-4 mm. The drop in the natural frequency of the blade as the crack propagated, in both experimental results and the Finite Element Method results, showed a quadratic relationship with an acceptable approximation. The total number of cycles obtained from the empirical formula was about 25% more than the experimental results. Key words: High cycle fatigue, Crack growth, Vibrational fatigue test, FEM, Damage tolerance and compressor blade
