مدلسازي و تخمين عمر خستگي حرارتي مكانيكي پوششهاي محافظ حرارتي پره هاي توربين گاز

كارشناسي ارشد

امروزه استفاده از پوشش‌هاي سد حرارتي به منظور افزايش دماي كاري توربين‌هاي گاز و در نتيجه افزايش راندمان آنها از اهميت فوق‌العاده‌اي برخوردار است. اين پوشش‌ها داراي دو لايه‌ي اصلي و يك لايه فرعي بوده كه دو لايه‌ي اصلي شامل لايه‌ي سراميكي و لايه‌ي مياني و لايه‌ي فرعي نيز لايه‌ي اكسيدي رشد دمايي مي‌باشد كه در حين فرايند پوشش‌دهي و كاركرد در دماي بالا در بين دو لايه‌ي سراميكي و مياني تشكيل مي‌شود. اين پوشش‌ها به دليل آنكه به صورت پودر و در حالت مذاب بر روي قطعه‌ي اصلي پاشش‌دهي مي‌شوند، در مرز بين لايه‌ها داراي ناهمواري‌هايي مي‌باشند. اين ناهمواري‌ها به همراه رشد لايه‌ي اكسيدي، دو مكانيزم اصلي در ايجاد تنش و در نتيجه وقوع آسيب در پوشش مي‌باشند. در اين پژوهش يك مدل المان محدود براي شبيه‌سازي نحوه‌ي جدايش بين‌لايه‌اي دو لايه‌ي سراميكي و اكسيدي تحت بارگذاري خستگي مكانيكي- حرارتي گذرا توسعه داده شده است. در اين مدل رشد لايه‌ي اكسيدي با استفاده از سابروتين USDFLD شبيه‌سازي شده و پديده خزش نيز در تمامي لايه‌ها لحاظ گشته است. نتايج نشان مي‌دهند كه تنش S22 در نواحي برآمدگي در حالت كششي و در نواحي فرورفتگي به صورت فشاري مي‌باشد. همچنين بيشترين مقدار تنش كششي در قسمت ميانه‌راه برآمدگي ايجاد شده كه محل اصلي ايجاد خرابي نيز مي‌باشد. همچنين ترك اوليه در سيكل‌ اول بارگذاري ايجاد و در سيكل‌هاي دوم و سوم نيز با سرعت بالاتري نسبت به سيكل‌هاي بعدي رشد مي‌كند. پس از گذشت چند سيكل ابتدايي، رشد ترك به شدت كند شده ولي همچنان تا انتهاي سيكل چهلم به رشد خود ادامه مي‌دهد.

196159

دانشگاه علم و صنعت ايران

هوافضا - سازه هاي هوايي

دكتر بيژن محمدي