Загальний аналіз напружень та деформацій деталей, що рухаються з великими швидкостями в рідині або газі (оглядова стаття)

Abstract

У статті виконано оглядовий аналіз напружень та деформацій деталей, що рухаються з великими швидкостями в рідині або газі. Проаналізовано умови роботи матеріалів та деталей турбін (лопатки, ротору і корпусу), що працюють в умовах високих температур і навантажень. Наведено основні способи вирішення проблеми забезпечення міцності таких деталей. Розглянуто аналітичний вигляд діаграм деформування як основний засіб здійснення практичних розрахунків матеріалу на міцність. Показано, що для визначення напружень та деформацій у деталях, які рухаються з великими швидкостями в рідині чи газі, потрібно враховувати модель експлуатації деталей, процеси повзучості та термовтомленості матеріалу, нестаціонарність процесів навантаження.

The article provides an analytical review and analysis of stresses and deformations of parts moving at high speeds in a liquid or gas. The working conditions of materials and parts of turbines (blades, rotor and casing) operating at high temperatures and loads are analyzed. The main ways of solving the problem of ensuring the strength of such parts are presented. The main ways to solve the problem of reliability of parts or the product as a whole are given: mathematical modeling (calculated determination of strength, durability and reliability); physical modeling (model testing); testing of full-scale products in reproducible real or operational conditions. It is impossible to speak about the strength of a part only from the calculation of deformations and stresses, even taking into account their change over time, so it is necessary to have strength criteria that establish the relationship between the strength parameters. It is emphasized that in the general case, the criterion of strength should answer the question: will the part collapse or not with the known laws of change in time of stresses, strains and temperatures It is shown that the considered standard characteristics of creep and long-term strength can be directly used in calculations only for those parts in which the uniaxial stress state at constant stress es and temperature is realized, when the working conditions of the material fully meet the test conditions of materials. An analytical view of deformation diagrams is considered as the main means of carrying out practical calculations of material strength. It is shown that in order to determ ine the stresses and strains in parts that move at high speeds in a liquid or gas, it is necessary to take into account the model of parts exploitation, the processes of creep and thermal fatigue of the material, and the unsteadiness of load processes.