ИСТИНА

Целью работы является разработка, верификация и документирование расчетных методик оценки непробиваемости корпусов и прогнозирования динамической реакции роторной системы компрессора вследствие обрыва лопатки, а также разработка учебно-методических материалов по практическому использованию рассмотренных методик.

The purpose of this work is the development, verification and documentation of numerical method of blade containment and prediction of the dynamic response of the compressor rotor system due to blade out, as well as the development of the training materials.

Разработка, документирование и верификация на контрольном примере расчетных методик оценки непробиваемости корпусов компрессора ГТД и прогнозирования роторной динамики вследствие обрыва лопатки. Предполагается проведение натурного испытания на экспериментальном стенде ЦИАМ (контрольный пример), реализующего обрыв лопатки 1 ступени ротора компрессора ГТД по характерному сценарию.

Разработана структура расчетной схемы анализа непробиваемости корпусов компрессоров ГТД при обрыве лопатки в среде нелинейного кода LS-DYNA, включающая следующие модули: 1. Блок редукции геометрической модели и ее конечно-элементной дискретизации. 2. Блок выбора определяющих соотношений и критериев накопления повреждений и разрушения, включающий экспериментальную процедуру верификации моделей материалов и идентификации их материальных параметров. 3. Блок расчета статического преднапряженного НДС ротора вследствие центробежных нагрузок и передачи его в динамический расчетный модуль. 4. Блок динамического анализа процесса взаимодействия лопатки, обрываемой по характерному сценарию, с корпусом и элементами ротора компрессора. 5. Блок анализа результатов расчета и определение экспертной оценки относительно возможности локализации оборвавшейся лопатки, а также других фрагментов корпуса и ротора компрессора внутри корпуса. В работе рассмотрены особенности построения геометрических и конечно-элементных моделей, а также вариантов их редукции. Предложена методика определения статического преднапряженного НДС ротора под действием центробежных нагрузок. Дан обзор существующих математических моделей материалов в среде LS-DYNA, позволяющих учесть эффекты динамического упрочнения и температурного разупрочнения в условиях высокоскоростного деформирования, а также учитывающих возможность локального разрушения материала в зависимости от вида напряженного состояния. Подробно рассмотрены определяющие соотношения и критерии разрушения, включенные в предлагаемую расчетную схему оценки непробиваемости. Разработана экспериментально-вычислительная процедура верификации определяющих соотношений и критериев разрушения и идентификации их материальных параметров по результатам динамических испытаний по методу Кольского, включая его различные модификации, а также баллистических ударных тестов. Подготовлены детальные учебно-методические материалы по работе в среде LS-DYNA (Вводный курс), по расчету преднапряженного НДС ротора и выбору и верификации моделей материалов и критериев разрушения.