Cтраница 2
Для машин серийного производства характерны нормальные условия эксплуатации и повреждения от усталости и вибраций на базах 105 - 108 циклов. При этом стоимость работ в области расчетов и экспериментальной механики составляет не более 10 - 15 % стоимости работ по проектированию. Для уникальных машин характерны экспериментальные условия эксплуатации по температурам ( от - 270 до 1000 С и более), временам ( до 20 - 60 лет), сейсмическим, коррозионным, радиационным и другим физическим воздействиям. Число разрушающих циклов по пускам и остановам ( в том числе аварийным) смещается в область термомеханической усталости. Для этих машин к традиционным критериям прочности и надежности добавляются новые - живучести и безопасности с учетом проектных и запроектных аварий. [16]
Чисто усталостные испытания теперь проводят не так широко, как раньше. Применяют испытания по Glenny, при которых термические напряжения воспроизводятся в том же виде, что и в реальных деталях; этого достигают с помощью клиновидного образца, позволяющего реализовать различия в скорости нагрева. Правда, напряжения и деформации приходится рассчитывать. Есть стремление к тому, чтобы приспособить методику малоцикловых усталостных испытаний к условиям быстрого нагрева и охлаждения, а затем использовать эти надежно измеренные характеристики долговечности для аттестации реальных деталей. При таком подходе анализ механического и теплового поведения нужно проводить только на детали, но не на образце. И все же испытания на термическую усталость позволяют достаточно просто сравнивать материалы по надежности и улавливать особенности поведения, которые теряются при испытаниях на термомеханическую усталость. [17]
В двигателях боевых самолетов последних двух десятилетий и промышленных газовых турбинах второго поколения применено, по крайней мере на первой ступени турбины, воздушное охлаждение рабочих лопаток. Снижение температуры в среднем сечении лопастей лопаток повышает их живучесть в условиях ползучести. Как и в случае с направляющими лопатками, равномерное охлаждение рабочих лопаток практически невозможно. Наиболее горячие точки возникают на ведущих и задних кромках. Холодные точки - на внутренних поверхностях, где охлаждение наиболее интенсивное. Необходимость пуска и остановов двигателя делает неизбежным колебание тепловых деформаций, что приводит к возникновению малоцикловой усталости. Присущие авиадвигателям ( особенно боевых самолетов) потребность в ускоренном нагреве и более значительные температурные градиенты между рабочими газами и охлаждаемой зоной привели к термомеханической усталости. Именно она определяет характер разрушения рабочих лопаток турбин авиадвигателей. Проявляется это обычно просто в виде растрескивания по границам зерен, ориентированных поперек оси нагружения в сплавах с равноосной микроструктурой. В борьбе с подобными явлениями очень скоро стали изготавливать рабочие лопатки турбин авиадвигателей путем направленной кристаллизации и в монокристаллическом состоянии. [18]