Μελέτη αστοχίας πτέρυγας φτερωτής κατασκευασμένης από υπερκράμα νικελίου υπό συνθήκες μηχανικής φόρτισης
| Κύριοι συγγραφείς: | , |
|---|---|
| Μορφή: | Πτυχιακή εργασία |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
Α.Ε.Ι. Πειραιά Τ.Τ.
2016
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/handle/123456789/2726 |
| _version_ | 1780524811068375040 |
|---|---|
| abstract | Η παρούσα πτυχιακή εργασία πραγματοποιήθηκε στο τμήμα Μηχανολογίας του Ανώτατου Εκπαιδευτικού Ιδρύματος Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Στόχος της είναι η μελέτη πτέρυγας φτερωτής αεριοστρόβιλου κινητήρα jet (turboprop), και τα αίτια αστοχίας της, υπό συνθήκες μηχανικής φόρτισης. Πρόκειται για ένα πτερύγιο που αποτελείται από ένα υπερκράμα νικελίου και είναι ένα από τα 38 που βρίσκονται τοποθετημένα στο πρώτο στάδιο του στροβίλου του κινητήρα, αμέσως μετά την έξοδο του θαλάμου καύσης. Ο κινητήρας του οποίου εξάρτημα είναι το υπό εξέταση πτερύγιο είναι κατασκευής Pratt & Whitney και πιο συγκεκριμένα το μοντέλο PW123-AF. Ένας τύπος κινητήρα που χρησιμοποιείται στα πολύ γνωστά πυροσβεστικά αεροσκάφη Canadair. Στο θεωρητικό μέρος παρουσιάζεται η αρχή λειτουργίας που διέπει τους αεριοστρόβιλους κινητήρες, τα είδη των κινητήρων, καθώς και τα επιμέρους εξαρτήματα του κινητήρα από όπου προέρχεται το υπό ανάλυση πτερύγιο. Γίνεται αναφορά στους κυριότερους τρόπους κατασκευής πτερυγίων και στα υλικά που χρησιμοποιούνται . Επιπρόσθετα, γίνεται περιγραφή και ανάλυση της μεθόδου με πεπερασμένα στοιχεία και τα χαρακτηριστικά της αντίστροφης μηχανικής, εργαλεία απαραίτητα για την κατανόηση της πειραματικής διαδικασίας. Στο πρώτο κεφάλαιο του πειραματικού μέρους, παρουσιάζεται η διαδικασία σχεδιασμού του τριασδιάστατου μοντέλου. Στη συνέχεια, στο δεύτερο κεφάλαιο, δίνεται βάση στον τρόπο υπολογισμού των ασκούμενων στο πτερύγιο δυνάμεων, ενώ στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται μία σύντομη αναφορά στα χαρακτηριστικά του πτερυγίου και στις συνθήκες λειτουργίας. Στο επόμενο κεφάλαιο παρουσιάζεται ο τρόπος προσδιορισμού του υλικού κατασκευής του δοκιμίου με τη διαδικασία της χημικής ανάλυσης να λαμβάνει χώρα. Στο πέμπτο κεφάλαιο, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από την στατική αναλύση με πεπερασμένα στοιχεία, ενώ στο έκτο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από τον οπτικό έλεγχο του πτερυγίου και τον έλεγχο με στερεοσκόπιο. Τέλος, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της έρευνας και τα συμπεράσματα. |
| abstracttranslated | This thesis was carried out in the Department of Mechanical Engineering of The Piraeus University of Applied Sciences. The main objective of this research is the failure analysis of a turboprop turbine blade, the deterimanation of the possible failure causes and the understanding in depth of a jet engine’s operation. The turbine blade is made of Ni superalloy, and it is one of the 38 blades which are placed in the very first turbine disk, right after the combustion chamber. Pratt & Whitney 123AF is the model of the turboprop engine where this type of blade is used. It is a common engine that can be found in the Bombardier CL-415 (Canadair). In theoretical part, the basic rules of jet engine operation are described, alongside with different kinds of aircraft engines and their main parts. Moreover, there is a reference to the different manufacturing methods and materials of a turbine blade. Last but no least, there is a description of the Finite Element Analysis (FEA) and the method of Reverse Engineering, tools which are necessary for the comprehension of the experimental procedure. In the first chapter of the experimental part, there is the procedure of the blade’s 3d model design. In the second chapter, the analytical mathematical calculation of the loads applied on the blade is described and in the third one there is a brief reference of the blade’s characteristics and the operation conditions. Furthermore, in the next chapter, the procedure of the chemical analysis for the determination of the material that the blade is made of is presented. In the fifth chapter of the experimental part the results of the static structural analysis are presented through a series of pictures. The results, not only of the optical and but also the stereoscope inspection, are shown in the sixth chapter. Lastly, there are the overall results and the final conclusions. |
| advisor | |
| author | Λαμπρόπουλος, Σπυρίδων Κοσμετάτος, Νικόλαος |
| author_facet | Λαμπρόπουλος, Σπυρίδων Κοσμετάτος, Νικόλαος |
| author_sort | Λαμπρόπουλος, Σπυρίδων |
| collection | Okeanis Institutional Repository |
| facultydepartment | Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε. |
| format | Πτυχιακή εργασία |
| id | okeanis-123456789-2726 |
| institution | University of West Attica Campus II |
| keyword | Αεριοστρόβιλος κινητήρας Ανάλυση αστοχίας Πτερύγια Ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων Πεπερασμένα στοιχεία FEA Κινητήρας PW123AF Αεριοστρόβιλοι |
| language | Greek |
| physical | 99 σελ. |
| publishDate | 2016 |
| publisher | Α.Ε.Ι. Πειραιά Τ.Τ. |
| record_format | dspace |
| spelling | okeanis-123456789-27262018-12-14T13:41:06Z Μελέτη αστοχίας πτέρυγας φτερωτής κατασκευασμένης από υπερκράμα νικελίου υπό συνθήκες μηχανικής φόρτισης Λαμπρόπουλος, Σπυρίδων Κοσμετάτος, Νικόλαος Γιαννακόπουλος, Κωνσταντίνος Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε. TPSH::Τεχνολογία::Μηχανολογία TPSH::Τεχνολογία::Θερμοδυναμική Αεριοστρόβιλος κινητήρας Ανάλυση αστοχίας Πτερύγια Ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων Πεπερασμένα στοιχεία FEA Κινητήρας PW123AF Αεριοστρόβιλοι Η παρούσα πτυχιακή εργασία πραγματοποιήθηκε στο τμήμα Μηχανολογίας του Ανώτατου Εκπαιδευτικού Ιδρύματος Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Στόχος της είναι η μελέτη πτέρυγας φτερωτής αεριοστρόβιλου κινητήρα jet (turboprop), και τα αίτια αστοχίας της, υπό συνθήκες μηχανικής φόρτισης. Πρόκειται για ένα πτερύγιο που αποτελείται από ένα υπερκράμα νικελίου και είναι ένα από τα 38 που βρίσκονται τοποθετημένα στο πρώτο στάδιο του στροβίλου του κινητήρα, αμέσως μετά την έξοδο του θαλάμου καύσης. Ο κινητήρας του οποίου εξάρτημα είναι το υπό εξέταση πτερύγιο είναι κατασκευής Pratt & Whitney και πιο συγκεκριμένα το μοντέλο PW123-AF. Ένας τύπος κινητήρα που χρησιμοποιείται στα πολύ γνωστά πυροσβεστικά αεροσκάφη Canadair. Στο θεωρητικό μέρος παρουσιάζεται η αρχή λειτουργίας που διέπει τους αεριοστρόβιλους κινητήρες, τα είδη των κινητήρων, καθώς και τα επιμέρους εξαρτήματα του κινητήρα από όπου προέρχεται το υπό ανάλυση πτερύγιο. Γίνεται αναφορά στους κυριότερους τρόπους κατασκευής πτερυγίων και στα υλικά που χρησιμοποιούνται . Επιπρόσθετα, γίνεται περιγραφή και ανάλυση της μεθόδου με πεπερασμένα στοιχεία και τα χαρακτηριστικά της αντίστροφης μηχανικής, εργαλεία απαραίτητα για την κατανόηση της πειραματικής διαδικασίας. Στο πρώτο κεφάλαιο του πειραματικού μέρους, παρουσιάζεται η διαδικασία σχεδιασμού του τριασδιάστατου μοντέλου. Στη συνέχεια, στο δεύτερο κεφάλαιο, δίνεται βάση στον τρόπο υπολογισμού των ασκούμενων στο πτερύγιο δυνάμεων, ενώ στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται μία σύντομη αναφορά στα χαρακτηριστικά του πτερυγίου και στις συνθήκες λειτουργίας. Στο επόμενο κεφάλαιο παρουσιάζεται ο τρόπος προσδιορισμού του υλικού κατασκευής του δοκιμίου με τη διαδικασία της χημικής ανάλυσης να λαμβάνει χώρα. Στο πέμπτο κεφάλαιο, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από την στατική αναλύση με πεπερασμένα στοιχεία, ενώ στο έκτο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από τον οπτικό έλεγχο του πτερυγίου και τον έλεγχο με στερεοσκόπιο. Τέλος, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της έρευνας και τα συμπεράσματα. This thesis was carried out in the Department of Mechanical Engineering of The Piraeus University of Applied Sciences. The main objective of this research is the failure analysis of a turboprop turbine blade, the deterimanation of the possible failure causes and the understanding in depth of a jet engine’s operation. The turbine blade is made of Ni superalloy, and it is one of the 38 blades which are placed in the very first turbine disk, right after the combustion chamber. Pratt & Whitney 123AF is the model of the turboprop engine where this type of blade is used. It is a common engine that can be found in the Bombardier CL-415 (Canadair). In theoretical part, the basic rules of jet engine operation are described, alongside with different kinds of aircraft engines and their main parts. Moreover, there is a reference to the different manufacturing methods and materials of a turbine blade. Last but no least, there is a description of the Finite Element Analysis (FEA) and the method of Reverse Engineering, tools which are necessary for the comprehension of the experimental procedure. In the first chapter of the experimental part, there is the procedure of the blade’s 3d model design. In the second chapter, the analytical mathematical calculation of the loads applied on the blade is described and in the third one there is a brief reference of the blade’s characteristics and the operation conditions. Furthermore, in the next chapter, the procedure of the chemical analysis for the determination of the material that the blade is made of is presented. In the fifth chapter of the experimental part the results of the static structural analysis are presented through a series of pictures. The results, not only of the optical and but also the stereoscope inspection, are shown in the sixth chapter. Lastly, there are the overall results and the final conclusions. 2016-03 Πτυχιακή εργασία http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/handle/123456789/2726 el http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/ Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα Α.Ε.Ι. Πειραιά Τ.Τ. 99 σελ. http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/bitstream/123456789/2726/7/mec_38443__mec_38250.pdf.jpg |
| spellingShingle | TPSH::Τεχνολογία::Μηχανολογία TPSH::Τεχνολογία::Θερμοδυναμική Λαμπρόπουλος, Σπυρίδων Κοσμετάτος, Νικόλαος Μελέτη αστοχίας πτέρυγας φτερωτής κατασκευασμένης από υπερκράμα νικελίου υπό συνθήκες μηχανικής φόρτισης |
| title | Μελέτη αστοχίας πτέρυγας φτερωτής κατασκευασμένης από υπερκράμα νικελίου υπό συνθήκες μηχανικής φόρτισης |
| title_full | Μελέτη αστοχίας πτέρυγας φτερωτής κατασκευασμένης από υπερκράμα νικελίου υπό συνθήκες μηχανικής φόρτισης |
| title_fullStr | Μελέτη αστοχίας πτέρυγας φτερωτής κατασκευασμένης από υπερκράμα νικελίου υπό συνθήκες μηχανικής φόρτισης |
| title_full_unstemmed | Μελέτη αστοχίας πτέρυγας φτερωτής κατασκευασμένης από υπερκράμα νικελίου υπό συνθήκες μηχανικής φόρτισης |
| title_short | Μελέτη αστοχίας πτέρυγας φτερωτής κατασκευασμένης από υπερκράμα νικελίου υπό συνθήκες μηχανικής φόρτισης |
| title_sort | μελέτη αστοχίας πτέρυγας φτερωτής κατασκευασμένης από υπερκράμα νικελίου υπό συνθήκες μηχανικής φόρτισης |
| topic | TPSH::Τεχνολογία::Μηχανολογία TPSH::Τεχνολογία::Θερμοδυναμική |
| url | http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/handle/123456789/2726 |