Способ испытания лопаток турбин на трещиностойкость при термоциклическом нагружении Советский патент 1985 года по МПК G01N3/60 

1 1 Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытании лопаток турбин на трещиностойкость при термоциклическом нагружении. Цель изобретения - повьшение точности испытаний. На фигЛ изображена схема установки для реализации способа; на фиг,2 - сечение лопатки в месте нане сения концентратора; на фиг.З - схема измерения приращения амплитуды перемещений д5 и остаточного прогиба uS(j оси лопатки в месте периферийного сечения пера за данный период испытаний. Установка для реализации способа содержит продувочную камеру 1, соединенную с источником (не показан) газа с заданным Диапазоном регулируемых параметров. Снаружи продувочной камеры 1 размещен захват 2 для крепления испытуемой лопатки 3,перо которой размещено в камере 1. На верхней части пера лопатки 3 закреплен удлинитель 4, связанный с цатчиком 5 перемещений, который соединен через усилитель 6 с регистриР тощим прибором 7. Способ реализуется следующим образомВ лопатке 3, подлежащей испытанию j предварительно определяют рас пределение температурных полей для различных моментов времени заданног температурного цикла. По полученным температурным полям рассчитывают но мальные к поперечным сечениям пера термические напряжения в лопатке 3. По результатам расчета определяют на кромке пера лопатки 3 место максимального отношения растягивающих термических напряжений к пределу те кучести материала лопатки 3. В этом случае перед испытаниями, начиная от кромки пера лопатки 3, наносят концентратор напряжений в виде двух поверхностных надрезов 8 и 9, распо ложенных на спинке и корытце лопатк 3 в одной плоскости перпендикулярно оси лопатки 3. Указанное вьшолнение концентратора напряжений локализует место разрушения, так как в нем действуют наибольшие растягивающие термические напряжения, и устраняет появление в этой зоне дополнительны термоусталостных трещин, которые А2 могут повлиять на величин скорости распространения исследуемой трещины . Кроме того, такое выполнение кон- центратора напряжений с самого начала способствует образованию сквозной, а не поверхностной трещины.Нанесение двух поверхностных надрезов 8 и 9, расположенных симметрично относительно средней линии профиля в области кромки, предотвращает появление изгибной составляющей напряжений, которая могла бы иметь место в случае одностороннего надреза и влиять на точность определения трещиностойкости. Затем лопатку 3 с удлинителем 4 консольно закрепляют в неподвижном захвате 2, определяют нейтральное положение, периферийного сечения лопатки 3, включают источник. газа и подвергают лопатку 3 циклическому температурному воздействию. В результате неравномерного нагрева и охлаждения, обусловленного более быстрым нагревом и охлаждением тонких кромок по сравнению с массивной средней ча.стью, лопатка 3 периодически отклоняется то в сторону корытца, то в сторону спинки, вызывая, перемещение- концаудлинителя 4. Перемещение удлинителя 4 с помощью датчика 5 перемещений преобразуется в электрические сигналы, усиливаемые усилителем 6 и регистрируемые прибором 7 в виде диаграммы перемещеНИИ. По полученным диаграммам опре- . деляют изменение амплитуды ST перемещений периферийного сечения пера лопатки 3 в. направлении наибольшего ее изменения, зависящее от количества циклов нагрева, и определяют приращение л8 амплитуды перемещений периферийного сечения пера лопатки 3 за данный период испытаний. После циклического нагрева лопатку 3 выдерживают при постоянной температуре. Повторно определяют нейтральное по- : ложение периферийного сечения лопатки 3 при равномерной температуре пера и наличии суммарного искривления оси лопатки .3 от всех предшествующих периодов испытаний и определяют приращение i остаточного прогиба оси лопатки 3 в месте периферийного сечения пера за данный период испытаний. Текущую скорость распространения трепщны, по которой судят о треищностойкости материала лопатки 3, определяют по формуле

ле, Лт

ii

ь8т-ь8то (in

cJN

где В - длина трещины;

- приращение трещины . N - число циклов нагрева.

Указанная формула пригодна также для случая , когда ос таточный термический прогиб ох:и лопатки 3 отсутствует . В( этом случае ЛSTO - 0.

173254

лб

Соотношение

позволяет учи

uS-f

тьрать различные величины скоростей распространения трещины и изменения амплитуды перемещений периферийного сечения пера лопатки 3.

Изобретение позволяет повысить точность испытания за счет создания на кромке пера лопатки напряжений, близких к реальным, исключения дополнительных изгибных напряжений vt учета искривления лопатки в процессе термоциклического нагружения.

(pU8,f

СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ЛОПАТОК ТУРБШ НА ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ ПРИ ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ, заключающийся в том, что определяют место максимального отношения растягивающих термических напряжений к пределу текучести материала лопатки, находят в зтом месте концентратор напряжений, лопатку консольно закрывают, определяют нейтральное положение ее периферийного сечения, циклически нагревают, измеряют амплитуду (JT перемещений периферийного сечения пера лопатки от нейтрального положения в направлении наибольшего изменения амплитуды, периоди- .чески измеряют приращение дпины развивающейся трещины и по скорости изменения амплитуды перемещений судят о текущей скорости распространения трещины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности испытания, концентратор наносят, начиная от кромки пера лопатки, в виде двух поверхностных надрезов, расположенных на спинке и корытце лопатки в одной плоскости перпендикулярно оси лопатки, по окончании циклического нагрева образец выдерживают при постоянной температуре и повторноопределяют нейтральное положение периферийного сечения, а текущую скорость рас§ пространения трещины определяют по формуле (Л йб Л 8т с N ь8т-лБ ан то Е где длина трещины; Н - число циклов нагрева; Ьо .f - приращение амплитуды перемещений перифер}1йного сечения пера лопатки за данный период испытанийJ йОто приращение остаточного прогиба оси лопатки в месте периферийного сечения пера лопатки за данный период испытанийi дЕ приращение трещины.

;,.(