Аннотация
Описана методика разработки математической модели для численного расчета напряженно-деформированного состояния керамического стержня охлаждаемой лопатки ГТД в системе «керамический стержень-керамическая оболочковая форма». Для проведения численного расчета значений пластической деформации в системе «керамический стержень-керамическая оболочковая форма» при предварительной прокалке использован программный комплекс конечно-элементного анализа ESI ProCAST. Задачей математического моделирования является определение зависимости напряженно-деформированного состояния (НДС) керамического стержня при предварительном прокаливании литейного блока перед заливкой от режима прокалки. Для решения поставленной задачи сгенерирована сетка конечных элементов с размером, обеспечивающим оптимальную точность расчета. После построения сетки и ее оптимизации заданы граничные условия. В данном случае граничными условиями являются термическая нагрузка, стандартная земная гравитация, ограничение перемещения, интегральный коэффициент степени черноты тела. Анализ полученных расчетных данных представлен в виде зависимости значений НДС в керамическом стержне от режима прокалки. Разработанная схема расчета позволяет спрогнозировать деформацию керамического стержня при предварительной прокалке литейного блока и скорректировать значения параметров режима прокалки литейного блока для снижения брака и повышения выхода годных литых заготовок.
Ключевые слова
Математическая модель, керамика, деформация, ProCAST, стержень, лопатка, прокалка.
1. Дибров И.А. Состояние и перспективы развития литейного производства в России // Тр. VIII съезда литейщиков России. Т. 1. С. 3–11.
2. Каблов Е.Н. Литые лопатки газотурбинных двигателей. Сплавы, технологии, покрытия. М.: МИСиС, 2001. 632 с.
3. Каблов Е.Н. Основные итоги и направления развития материалов для перспективной авиационной техники // 75 лет. Авиационные материалы. Избранные труды «ВИАМ» 1932–2007: юбил. науч.-технич. сб. М.: ВИАМ, 2007. С. 20–26.
4. Bayley F.J. Performance and design of transpiration cooled türbine blading, AGARD Conference Proceedings No. 229. High Temperature Problems in Gas Turbine Engines, Paper 10, 1978.
5. Kovalyova T., Eremin E., Arinova S., Medvedeva I., Dostayeva A. Enhancing surface roughness of castings when sand-resign mold casting // Metallurgija. 2017. Т. 56. № 1-2. С. 135–138.
6. Cao, Y. & Zhang, H. & Shi, Y. & Huang, L. (2018). Numerical Simulation and Optimization of Investment Cast Thin-Wall Blade Based on ProCAST Software. Tezhong Zhuzao Ji Youse Hejin/Special Casting and Nonferrous Alloys. 38. 1226-1229. 10.15980/j.tzzz.2018.11.017.
7. Широких Э.В., Перфилова В.Ю. Совершенствование литниковых систем с помощью компьютерного моделирования литейного процесса // Вестник Московского государственного областного социально-гуманитарного института. 2015. № 20 (4). С. 65–69.
8. Дубровская А.С., Донгаузер К.А. Численный анализ эволюции напряженно-деформированного состояния кристаллизующихся лопаток турбин // Вестник ПГТУ. Механика. Пермь: Изд-во Перм. гос. тех. ун-та, 2012. №1. С. 16–30
9. Каблов Е.Н. Литые лопатки газотурбинных двигателей (сплавы, технология, покрытия). М.: Моск. ин-т стали и сплавов, 2001. 632 с.
10. Баландин Г.Ф. Теория формирования отливки. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1998. 360 с.
11. Udalov, Yu & Guskova, Natalya & Sidorov, Alexander. (2020). THE CREEP OF OXYDE CERAMICS OF HYPEREUTECTIC COMPOSITION. Bulletin of the Saint Petersburg State Institute of Technology (Technical University). 53. 23-26. 10.36807/1998-9849-2020-53-79-23-26.
12. Wilkinson, D.S. (2017). Creep and Creep Rupture of Oxide Ceramics. 10.1016/B978-0-12-803581-8.02873-3.
13. Чёлушкин А.С. Теоретический анализ условий деформирования стержней при литье пустотелых лопаток / А.С. Чёлушкин, А.С. Горюхин // Известия вузов. Чёрная металлургия. 1976. № 3. С. 165–168.
14. Горюхин А.С., Енгулатова В.А. Оценка качества получения литых охлаждаемых лопаток // Сборник научных трудов. Барнаул: БАГТУ, 2001.
15. Прочность. Устойчивость. Колебания: справочник. В 3 т. / под ред. И. А. Биргера, Я. Г. Пановко. Т. 3. М.: Машиностроение, 1968. 463 с.
16. Котовский В.Н. Теплопередача: конспект лекций. М.: МГТУ ГА, 2015. 76 с.