Стање и понашање динамички напрегнутих структура у екстремним условима рада

Abstract

Основна идеја на којој се заснивају базни циљеви дисертације је идентификација екстремно тешких услова експлоатације машинских структура и њихових оптерећења који представљају комплексну интеракцију изузетно високих топлотних и нехомогених утицаја, интензивних утицаја струјања флуида, утицаја високих брзина ротације, сопствених и принудних вибрација и др. Ови су утицаји присутни код гасогенератора турбомлазних и турбовратилних мотора за који је било потребно развити иновативно конструкцијско решење мултифункционалне преграде између ротора компресора и турбине. За реализацију постављеног циља развијена је одговарајућа методологија инжењерског дизајна заснована на итеративном развоју, испитивању и анализи стања и разарања делова преграде, под називом Failure-based Design – FBD. Развијен је скуп од пет конструкцијских решења ове преграде. Четврто решење је постало прихватљиво за експлоатацију у овим условима, а пето решење је остварило све функције и задовољило све захтеве. За ову сврху спроведена су многа експериментална испитивања, бројне нумеричке анализе струјања флуида (CFD), анализа топлотног стања (расподеле температуре), прорачуна напона и деформација делова преграде, развој конструкцијских решења и др. Ради реализације основног циља, рад је обухватио широк спектар експерименталних садржаја, значајан број нумеричких анализа и прорачуна, анализа бројних специфичних хаваријских оштећења и предложених конструкцијских решења да би се ова разарања избегла.

The general idea on which the basic goals of the dissertation are founded on is the identification of extremely hard conditions of mechanical structures and their loads which represent a complex interaction of several influences, i.e. extremely high heat, nonhomogeneous influences, intensive influences of fluid flow, high rotation speeds, its natural and forced vibrations etc. These influences are present at the gas generator of turbojet and turboshaft engines for which there was a need to develop an innovative construction solution for the multifunctional bulkhead between the compressor rotor and the turbine. In order to accomplish the set goal, an appropriate methodology of engineering design was developed which is based on iterative development, testing and analysis of the state and damage of the parts of the bulkhead, which is called Failure-based Design – FBD. A set of five construction solutions for the bulkhead was developed. The fourth solution became acceptable for exploitation in these conditions, while the fifth solution accomplished all functions and met all the requirements. In order to achieve this, numerous experimental testings were performed, along with many numerical analyses of the fluid flow (CFD), heat state (temperature distribution), stress and deformations calculations of the bulkhead parts, the development of construction solutions etc. In order to achieve basic goal, the paper encompassed a wide range of experiments, a significant number of numerical analyses and calculations, analyses of many specific damages and suggested construction solutions so as to avoid these damages.