محاسبه پارامترهای شکست در دیسک دوار توربین گاز حاوی ترک نیم بیضوی محیطی

دیسک های دوار در بسیاری از ماشین آلات صنعتی کاربرد دارند. از دیدگاه مهندسی مکانیک ، مطالعه دیسک های دوار مورد استفاده در توربین ها همواره مورد توجه می باشد. عوامل محیطی و شرایط کاری گوناگون می تواند سبب بروز ترک در این دیسک ها شود. به همین دلیل ، بررسی علل ایجاد ترک و رشد آن، در زمینه علم مکانیک شکست دارای اهمیت فراوانی است . در این مقاله ، به محاسبه پارامترهای شکست در یک دیسک دوار شیاردار مورد استفاده در کمپرسور توربین گاز پرداخته شده است . این دیسک حاوی ترک محیطی نیم بیضوی می باشد و تحت بارگذاری مود I خالص قرار داده می شود. هم چنین ، به دلیل دوران دیسک حول شفت توربین ، دیسک در معرض نیروی گریز از مرکز نیز می باشد. به منظور شبیه سازی المان محدود، از یک دیسک دوار با شعاع خارجی ۱۱۰ میلی متر و شعاع داخلی ۲۵ میلی متر استفاده شده است که حاوی شیارهایی به عمق ۵ میلی متر در سرتاسر دیسک است . در ادامه ، تاثیر پارامترهای مختلف نظیر نسبت منظر ترک، جنس دیسک دوار و سرعت دورانی دیسک بر پارامترهای شکست مورد مطالعه قرار گرفته است . نتایج نشان دادند که دیسک دوار فولادی دارای بیش ترین ضریب شدت تنش و دیسک دوار آلومینیومی دارای کم ترین مقدار ضریب شدت تنش می باشد. هم چنین ، بیش ترین درصد تغییرات ضریب شدت تنش برای ترک نیم بیضوی محیطی مربوط به نسبت منظر ۴.۰ و ۱ می باشد و کم ترین درصد تغییرات ضریب شدت تنش مربوط به نسبت منظر ۸.۰ است .

کلیدواژه ها:

دیسک دوار ، نیروی گریز از مرکز ، ضریب شدت تنش ، ترک نیم بیضوی