Главная Работы на конкурс Предметное образование Технические дисциплины Исследовательская работа «Моделирование нагрева, неупругого деформирования и термоусталостного разрушения монокристаллических никелевых сплавов»

Исследовательская работа «Моделирование нагрева, неупругого деформирования и термоусталостного разрушения монокристаллических никелевых сплавов»

Автор: Савиковский Артем Викторович

Место работы/учебы (аффилиация): ПАО "Силовые машины", специалист отдела электротехнических и изоляционных обмоток и электрических машин

Научный руководитель: Семенов Артем Семенович, доцент кафедры "Механика и процессы управления"

Циклическая прочность материалов, характеризующаяся необратимым накоплением упругопластических деформаций за малое число циклов, которое приводит к разрушению за малое число циклов (102-105), называется малоцикловой усталостью. Одним из типичных и самых опасных повреждений рабочих лопаток являются термоусталостные трещины, появляющиеся в результате многократной смены температуры лопатки. Для исследования термоусталостной прочности материалов в НПО ЦКТИ была разработана установка для проведения экспериментов на плоских корсетных образцах. На этой установке  в ЦКТИ проведено большое число испытаний материалов для разных температурных режимов, но систематический анализ влияния времени в ы д е р ж к и на термическую усталость не проводился.

Объект данного исследования: термоусталостная прочность монокристаллических никелевых сплавов при различных температурных режимах и варьируемых временах выдержки при максимальной температуре.

Цели и задачи исследования:

  1. Смоделировать нагрев корсетного образца электрическим током и сравнить расчетные распределения температуры вдоль образца и во времени с имеющимися в НПО ЦКТИ экспериментальными данными.
  2. В целях минимизации расчетного времени найти фиктивную длину образца без учета оснастки на основе сравнения пластических деформаций в центре образца и перемещений в контрольных точках в задачах без оснастки и с ее учетом.
  3. Решение проблемы влияния времени выдержки на термоусталостную прочность при различных режимах температур монокристаллических материалов на основе деформационного критерия и сравнение с экспериментальными данными.

Методы исследования: при решении указанных задач применялись методы математической физики, теории упругости, теории пластичности и ползучести. Для численного моделирования обозначенных физических процессов использовался метод конечных элементов. Для программной реализации использовался конечно-элементный пакет ANSYS, а также пакет PANTOCRATOR, который использовался для задания различных усложненных  моделей пластичности и ползучести.

Основные результаты:

  1. В результате выполненных исследований было впервые сделано моделирование нагрева корсетного образца электрическим током для экспериментов на термоусталость. В результате  было получено расчетное распределение температуры вдоль образца и распределения температуры во времени, которые хорошо коррелируют с экспериментальными данными.
  2. После установления распределений температуры вдоль корсетного образца, была решена вспомогательная задача по обоснованию эквивалентной длины образца в упрощенной постановке. При  варьировании длины образца для сплавов ВЖМ4, ЖС32, ВИН3 была установлена эквивалентная длина в упрощенной постановке.
  3. Была принята одна эффективная длина в 40 мм в термоусталостной задаче для всех монокристаллических сплавов. В результате для сплавов ВЖМ4, ЖС32, ВИН3 расчетные кривые влияния времени выдержки в большинстве случаев накладываются на экспериментальные точки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Смотреть похожие работы

Проектная работа «Выращивание кристаллов в домашних условия. Кристаллизация силикагелем»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

Кристаллизация – это фазовый переход вещества из состояния перенасыщенного или переохлажденного раствора или расплава в твердую кристаллическую фазу. Существует несколько методов выращивания кристаллов, такие как медленное улетучивание растворителя,…
Посмотреть работу

Проект «Изучение физических свойств кристаллических тел»

Цель моей работы – изучение влияния различных факторов и условий на процесс роста кристаллов. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: изучить специальную литературу и ресурсы Internet, посвященные данной теме; отобрать ве…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Изучение процессов плавления и кристаллизации кристаллических и аморфных тел»

Человек – часть природы. Происходящие вокруг явления стали для нас обыденными, не вызывающими удивления. Но не для всех. Ньютон, Галилео, Фарадей — список пытливых и великих умов немал. Именно они позволили человечеству разгадать тайны природы, и уме…
Посмотреть работу

Проект «Получение термоэлектрических сплавов полу-Гейслера на основе TiNiSn методом механохимического синтеза»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

Термоэлектрические материалы представляют собой широкий класс материалов, обеспечивающих прямое преобразование тепловой энергии в электрическую. Эффективность данного преобразования прямо пропорциональна безразмерному коэффициенту термоэлектрической…
Посмотреть работу

Индивидуальный проект «Исследование процесса кристаллизации и выявления условий, способствующих росту кристаллов»

Многие люди восхищаются картиной под названием мир и привыкли смотреть на картину в целом, чем на то, из чего она состоит, поэтому эти части обесцениваются. Кристалл является самым ярким представителем такой части. Мой проект основывается на этой мыс…
Посмотреть работу

Проект «Исследование фото-управляемых ионных каналов в мембранном материале на основе 2D-кристаллов»

Искусственные мембраны могут найти применение в различных областях: начиная от реконструкции тканей медицинских приложений заканчивая молекулярными насосами для очистки воды. Цель: изучить фотооинциируемые ионные каналы в мембранном материале на осно…
Посмотреть работу

Мероприятие завершено

Конкурс, в котором работа участвует

Международный конкурс исследовательских работ молодых ученых​ High-level research 2018/2019​

Направление

Технические дисциплины

Форма представления работы

Научно-исследовательская работа

Ключевые слова

Проект "Кристаллы"

Дата публикации работы

22.04.2019