Введение к работе
Актуальность работы. Быстрые темпы развития конструкций турбин тровождаются постоянным ростом интенсивности происходящих в них процессов и общем повышении требований к их прочности и надежности. Высокая шмость современных агрегатов и работ по их доводке определяет развитие :четно-теоретических и экспериментальных методов исследования вибрационных іактеристик лопаточного аппарата на стадии проектирования. Несмотря на генсивные исследования в этом направлении ряд аспектов данной проблемы гаются не достаточно изученными. К таким вопросам можно отнести численные и лериментальные исследования колебаний пакетов турбинных лопаток, ьединяемых бандажными полками не фиксируемыми в сборке между собой и тускаюшими относительное смещение поверхностей бандажных полок в процессе тебаний. В ряде случаев, при этом, пакет лопаток может проявляеть себя как зжная, существенно нелинейная система. Характерные трудности, возникающие я исследовании нелинейных колебаний таких систем : большое число существенно нелинейных элементов ;
разнообразие возможных форм нелинейного взаимодействия бандажных полок (односторонний контакт, наличие предварительных зазоров или натягов, проскальзывание по поверхности контакта и т.п.)
необходимость применения сложных конечноэлементных моделей лопаток для получения точных колітчественньгх оценок динамических параметров пакетов лопаток.
Все это сужает рамки использования при проектировании математических делей, методов линейного анализа колебаний пакетов лопаток и методов, гдполагающих линеаризацию нелинейных систем и определяет актуальность темы :сертационной работы.
Диссертационная работа выполнялась в рамках Республиканской научно-
нической программы "Материалоемкость" (1988-1991 гг.) , а также в рамках
:ударственной научно-технической программы "Повышение надежности, ресурса,
исключения катастрофических разрушений транспортных газотурбинных
ігателей" (1992-1994 гг.).
Целью работы является разработка алгоритмов расчета, программного ?спечения и проведение расчетных и экспериментальных исследований
вынужденных колебаний пакетов лопаток с учетом нелинейного харакп взаимодействия лопаток через бандажные полки. Это, в свою очередь, обуславлив ~ необходимость использования методов нелинейного анализа, пригодных
систем с большим числом степеней свободы и с большим числом нелинейност ~ необходимость снижения вычислительной стоимости нелинейного анах
колебаний пакета, в случае использования больших конечноэлементньгх моде
лопаток;
необходимость разработки схем проведения экспериментальных исследова нелинейных колебаний моделей пакетов лопаток;
разработку прикладного программного обеспечения для решения практичес задач.
Научная новизна. В работе впервые рассмотрен комплекс вопросов, связан с численными и экспериментальными исследованиями колебаний шкетов с уче изменения в процессе колебаний параметров связи между лопатками, включающи _ использование глобально-сходящегося квазиньютоновского алгоритма
получения периодических режимов нелинейных колебаний пакетов лопаток; ~ адаптацию эффективных методов редукции степеней свободы слож
механических систем к решению задачи о вынужденных нелинейных колебав
пакетов лопаток с бандажными полками;
- разработку схемы экспериментального исследования вынужденных нелинейны
колебаний моделей с существенно нелинейными упругими характеристиками;
г результаты исследований нелинейных колебаний систем одномассовьгх моделеі лопаток с кусочно-линейными упругими характеристиками связей для различи параметров нелинейной характеристики ;
~ исследование возможности использования больших конечноэлементньгх моде лопаток для анализа вынужденных колебаний пакетов, а также сравнителы анализ вычислительных затрат на проведение расчетов вынужденных собственных колебаний пакетов лопаток для всеузловых и редуцирован конечно-элементных моделей лопаток;
- экспериментальные исследования основных, суб- и супергармонических режи
колебаний модели пакета лопаток, а также результаты их сравнения с числені
экспериментом.
Достоверность результатов исследований оценивается сопоставлен результатов тестовых расчетов с приведенными в литературе данными других автс и с данными расчетов по другим методикам, а также результат
іссперішентальньїх исследовании, подтверждающими существование нелинейных гжимов колебаний моделей пакетов лопаток.
Практическая ценность и внедрение работы. Диссертационная работа ^поднялась в рамках госбюджетных и хоздоговорных научно-исследовательских ібот кафедры "Динамика и прочность машин" Харьковского государственного олитехнического университета. Ценность работы состоит в апробации алгоритмов ісчета нелинейных колебаний пакетов лопаток с бандажными полками, проведении исленных исследований и анализе влияния на вибрационные характеристики ікетов лопаток различных условий сборки лопаток в пакеты, которые возникают ри изготовлении и эксплуатации турбомашин.
Часть результатов работы используется в практике расчетов отделом ібрационой прочности НПО "Турбоатом" (г. Харьков) на стадии проектирования овых конструкций рабочих колес турбомашин.
Anpji6ajjHJLra6jQibL_ Основные положения и результаты работы докладывались
і 2-ой Всесоюзной конференции "Математическое моделирование: нелинейные
эоблемы и вычислительная математика" (Звенигород, 1990 г.), 13-ой Всесоюзной
знференции "Аэроупругость турбомашин" (Севастополь, 1991 г.), 1-ом
[еждународном симпозиуме украинских инженеров механиков во Львове (1993 г.), 5-ом Международном научно-техническом совещании по проблемам прочности шгателей (Москва, 1994 г.), Международной научно-технической конференции: Совершенствование энергетических и транспортных турбоустановок методами атематического моделирования, вычислительного и физического эксперимента" Імиев, 1994 г.). Работа докладывалась на расширенном научном семинаре кафедры [инамика и прочность машин" ХГПУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.
Объем работы. Дисертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка ггерагуры, включающего 96 наименований и содержит ПО страниц ішинописного текста, 49 рисунков, б таблиц.
