پیش‌بینی عمر خزشی پره‌های توربین تعمیر شده از دو جنس

Abstract

توربین‌های گاز کاربرد فراوانی در صنایع نیروگاهی و هوافضائی دارند. امروزه، بر مبنای جوشکاری دوجنسی، روش‌های اقتصادی برای تعمیر پره‌های این نوع توربین‌ها ابداع شده است. در این مقاله، روشی برای تعیین عمر خزشی یک قطعه تعمیر شده از دو جنس مختلف بر مبنای تحلیل اجزاء محدود گذرا ارائه شده است. بدین منظور، یک طرح ساده دو بعدی تحت نیروی گریز از مرکز پیشنهاد شده است. جنس ماده پایه و پرکننده به ترتیب سوپرآلیاژهای GH 4049 و Inconel 718 در نظر گرفته شده‌اند. با توجه به وابستگی تنش‌ها به زمان، عمر پره با استفاده از قانون کسری جمع آثار آسیب، به کمک برنامه‌نویسی در نرم‌افزار انسیس تعیین شده است. جهت اطمینان، آزمایشی طرح‌ریزی شده که معرف نحوه خزش المان‌های بحرانی در مجاورت هم می‌باشد. در این آزمایش، از سرب به‌عنوان جنس نرم‌تر و از قلع 70%-سرب30% به‌عنوان جنس سخت‌تر استفاده شده و نتایج آزمایش با نتایج تحلیل عددی مقایسه شده است. بین نتایج شبیه-سازی عددی و آزمایش‌های تجربی برابری بسیار خوبی مشاهده می‌شود. نقطه گسیختگی به درستی پیش‌بینی شده و خطای پیش‌بینی عمر آن با مقدار حاصل از آزمایش فقط 6 درصد اختلاف دارد. نتایج نشان می‌دهد که تفاوت بین خواص خزشی دو جنس پایه و پرکننده در مکان و شکل فرضی نزدیک ریشه پره موجب کاهش عمری معادل 90 % عمر مبنا خواهد شد.