5. Расчет напряженного состояния, с учетом стационарного тепла

Проводим расчет аналогичный тому, который описан в пункте 4.

Далее меняем вид расчета с термического на стационарный, тип элемента с PLANE55 на PLANE182. Во вкладке Preprocessor-Element Type-Switch Elem Type выбираем Thermal to Structural. Задаем температуру, рассчитанную в термической части данного расчета: Define Loads-Apply-Thermal-From Therm Analy выбираем файл с именем рабочего файла и расширением rth. Задаем контурную нагрузку, обороты и закрепление и проводим расчет. Результаты расчета приведены на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 – Термонапряженное состояние диска

Так как диск с валами соединен болтом, то при расчете максимальных напряжений в отверстии нужно учитывать коэффициент концентрации.

Таблица 5.1 – Напряжения в характерных точках отверстия под болт

Номер узла	Максимальное напряжение в модели, Па	Коэффициент концентрации	Действующие напряжения, Па
1317		2,45
1989		2,45
1306		2,45

6. Расчет напряженного состояния, с учетом стационарного тепла в solid works

В программе Solid Works была построена сборка диска с валами КВД и ТНД. Далее создан сегмент с . К построенной модели приложили граничные условия и провели термический расчет.

Используя данные проведенного термического расчета, провели структурный, задавшись частотой вращения, контурной нагрузкой на ободе диска и закрепив модель от перемещений.

Результаты расчета представлены на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 – Расчет напряженного состояния в Solid Works

Таблица 6.1 – Напряжения в характерных точках отверстия под болт

Номер узла	Действующие напряжения, Па
1317
1989
1306

Напряжения в характерных точках, рассчитанные в программах ANSYS и SOLID WORKS различаются, так как в программе SOLID WORKS для расчета была использована трехмерная модель, а в программе ANSYS двухмерная.

7. Нестационарный расчет теплового состояния

Открываем сохраненную модель диска с валами. Задаем вид расчета – термический (THERMAL), тип элементов - четырехузловой PLANE55. В опциях элемента задаем осесимметричность.

Рисунок 7.1 – Расчетная схема нестационарного режима

Рисунок 7.2 – Изменение температуры газа в зависимости от частоты вращения

Исходные данные для расчета:

1 участок – Земной малый газ – 840с

N	T, С	Коэф.теплоотдачи
1	344	1981
2	347	2538
3	353	3166
4	362	3733
5	374	4187
6	379	4354
7	382	4427
8	373	4177
9	360	3611
10	353	3195
11	347	2444
12	347	2528
13	344	1952

2 участок – Переходной участок – 10с

N	T	Коэф.теплоотдачи
1	494	2178
2	500	2781
3	514	3450
4	535	4032
5	561	4478
6	574	4636
7	581	4704
8	561	4469
9	529	3908
10	515	3479
11	499	2680
12	500	2771
13	494	2146

3 участок – Взлетный режим – 240с ГУ аналогичные переходному режиму.

Во вкладке Solution-Analysis Type выбираем Transient. Далее там же Sol’n Control. Задаем параметры расчета первого участка:

• время окончания расчета 840с;

• временной шаг 10с;

• характер приложения нагрузки – ступенчато (Stepped);

• запись каждого расчетного шага;

Далее прикладываем температурные нагрузки.

Записываем параметры первого участка Load Step Opts-Write LS File-1.

Далее Sol’n Control. Задаем параметры расчета второго участка:

• время окончания расчета 850с;

• временной шаг 1с;

• характер приложения нагрузки – линейно (Ramped);

• запись каждого расчетного шага;

Далее прикладываем температурные нагрузки.

Записываем параметры второго участка Load Step Opts-Write LS File-2.

Далее Sol’n Control. Задаем параметры расчета третьего участка:

• время окончания расчета 1090с;

• временной шаг 10с;

• характер приложения нагрузки – ступенчато (Stepped);

• запись каждого расчетного шага;

Далее прикладываем температурные нагрузки.

Записываем параметры третьего участка Load Step Opts-Write LS File-3.

Проводим расчет Solve-From LS Files. Задаем первый LS файл – 1, последний LS файл – 3 и шаг расчета 1 – считать каждый LS файл.

Результаты расчета приведены на рисунке 7.3.

Рисунок 7.3 – Поле температур

Рисунок 7.4 – График изменения температуры со временем на ступице

(узел 445) и на ободе диска(узел 617)