Исследование эксплуатационной повреждаемости лопаток турбины авиационных ГТД и разработка методики ее оценки с использованием упругих характеристик их материала

Заваркин, Вадим Николаевич

Исследование эксплуатационной повреждаемости лопаток турбины авиационных ГТД и разработка методики ее оценки с использованием упругих характеристик их материала тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

Заваркин, Вадим Николаевич АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Рыбинск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2005 ГОД ЗАЩИТЫ

01.02.06 КОД ВАК РФ

Диссертация по механике на тему «Исследование эксплуатационной повреждаемости лопаток турбины авиационных ГТД и разработка методики ее оценки с использованием упругих характеристик их материала»

Автореферат диссертации на тему "Исследование эксплуатационной повреждаемости лопаток турбины авиационных ГТД и разработка методики ее оценки с использованием упругих характеристик их материала"

На правах рукописи

Заваркин Вадим Николаевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ ЛОПАТОК ТУРБИНЫ АВИАЦИОННЫХ ГТД И РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ЕЕ ОЦЕНКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УПРУГИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИХ МАТЕРИАЛА

Специальности: 01.02.06 - Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры 05.02.01 - Материаловедение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Рыбинск-2005

Работа выполнена в Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П. А. Соловьева

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор заслуженный деятель науки и техники РФ Безъязычный Вячеслав Феоктистович доктор технических наук, профессор Бухаров Сергей Викторович доктор технических наук, профессор Букатый Станислав Алексеевич кандидат технических наук, профессор Жуков Анатолий Алексеевич

Ведущая организация: ОАО «Гаврилов-Ямский машиностроительный завод «АГАТ» (г. Гаврилов-Ям)

Защита состоится 2 декабря 2005г. в 12 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.210.02 Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П. А. Соловьева, 152934, Ярославская область, г. Рыбинск, ул. Пушкина, 53

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П. А. Соловьева

Автореферат разослан « £ » 2005 года

диссертационного совета

Ученый секретарь

Севрюгин Н.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Увеличение ресурса и повышение надежности авиационных двигателей определяется не только совершенствованием технологии изготовления и ремонта его основных деталей и узлов, но и, в значительной мере, комплексом методов, направленных на анализ их технического состояния. Наиболее повреждаемым узлом авиационного двигателя является турбина, а именно рабочие и сопловые лопатки, изготовленные из жаропрочных сплавов на никелевой основе. Жесткие условия работы, связанные с воздействием на лопатки высоких температур и переменных напряжений, вызывают необратимые структурные изменения, ухудшающие их эксплуатационные характеристики и приводящие к снижению ресурса работоспособности турбин. Одним из показателей качества материала лопаток является количество и морфология /-фазы в никелевых сплавах, определяемая прямым методом металлографии.

Существующий метод контроля структурного состояния материала лопаток имеет ряд недостатков. Во-первых, метод контроля является разрушающим т. к. микроструктура изучается на шлифах, вырезанных из наиболее «горячего» сечения лопатки. Во-вторых, метод является субъективным т. к. состояние структуры сравнивается с фотоэталонами и зависит от опыта исследователя.

Разработка новых методов оценки повреждаемости структуры материала в процессе эксплуатации является актуальной задачей для поддержания работоспособности двигателя. К альтернативным металлографическому методу контроля структурной повреждаемости относятся методы, имеющие зависимость от упругих характеристик материала детали. Известно, что модуль упругости поликристаллического тела определяется природой и прочностью межатомных связей в кристаллической решетке, которые чрезвычайно чувствительны, с одной стороны к воздействию температуры и внешних механических полей, а с другой стороны, при гетерогенном характере структуры материала от природы фаз, их содержания и взаимного расположения в объеме материала, особенно при его анизотропной структуре. Кроме того, значение модуля упругости является как физической характеристикой материала, так и механической, определяя степень его жесткости. Такая совокупная оценка, распространяется и на неоднородные материалы, для которых переменность модулей упругости в основном связывается с упрочнением или ослаблением сил межатомных связей за счет влияния внедренных атомов, примесей и легирующих добавок, структурных изменений и фазовых превращений. Вполне очевидно, что в таких материалах силы сцепления неадекватны реальным значениям измеренного модуля упругости, который характеризует степень их поврежденности и изменение жесткости. По-другому такой модуль называют еще эффективным или техническим.

Исследованию модуля Юнга посвящено достаточно большое количество работ как отечественных, так и ■»яруЯяипттту ¡тятт Пднрул в настоящее

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ I БИБЛИОТЕКА { С Петер 09

время, связь работоспособности лопаток турбин со структурным состоянием и упругостью жаропрочных сплавов на никелевой основе изучена недостаточно, поэтому научные исследования в Данном Направлении являются практически значимыми и актуальными.

Цель работы. Разработка методики оценки комплексной структурной повреждаемости материала лопаток турбин на основе исследование влияния эксплуатационных нагревов на упругие свойства и структуру никелевого сплава ЖС6У.

Для достижения поставленной цели в рамках данной исследовательской работы необходимо решить следующие научно-технические задачи.

1. Проанализировать методом конечных элементов тепловое и напряженно-деформированное состояния рабочей лопатки, расчетным путем определить объемную долю поврежденной структуры материала и смоделировать ее влияние на частоту собственных колебаний лопатки с учетом изменения упругих свойств материала.

2. Экспериментально исследовать влияние технологических режимов обработки и эксплуатационных параметров термоциклического воздействия на структуру и упругость сплава ЖС6У.

3. Разработать технические решения по совершенствованию методики контроля структурного состояния материала лопаток турбин авиационных двигателей.

4. Разработать методику оценки комплексной структурной повреждаемости лопаток турбин из сплава ЖС6У на основе использования экспериментальных методов и методов численного моделирования.

Научная новизна работы.

1. Предложено в качестве показателя комплексной структурной повреждаемости лопаток из жаропрочных никелевых сплавов равноосной кристаллизации использовать упругую характеристику материала - эффективный модуль Юнга.

2. Установлена зависимость между условиями нагревов сплава ЖС6У и эффективным модулем Юнга. Получена регрессионная зависимость для определения эффективного модуля Юнга в зависимости от изменения микроструктуры лопаток после различных режимов эксплуатационных нагревов.

3. Разработана методика по совершенствованию оценки структурной повреждаемости материала лопаток турбин, в основе которого лежит зависимость между эффективным модулем Юнга, структурой и частотой собственных колебаний, при этом показана необходимость обязательного учета величины поврежденной зоны.

Практическая ценность работы.

1. Разработанные в диссертационной работе теоретические и экспериментальные зависимости, позволяют проводить комплексную оценку структурной повреждаемости жаропрочных сплавов (изменение у'-фазы, микротрещины, поры, другие внутренние дефекты) по изменению эффективного модуля Юнга.

2. Для оценки комплексной структурной повреждаемости показана возможность использования частоты собственных колебаний рабочей лопатки, зависящей от эффективного модуля Юнга материала.

3. Предложенная уточненная методика контроля способствует накоплению значительного статистического материала, связанного с частотными характеристиками лопаток и структурой сплава, на основании которого возможно дальнейшее развитие старых и разработка новых методов контроля и диагностики деталей из жаропрочных сплавов, где показателем структурной повреждаемости выступает эффективный модуль Юнга.

Автор защищает.

1. Методику оценки комплексной структурной повреждаемости материала лопаток турбин, основанную на экспериментальном исследовании эффективного модуля Юнга.

2. Результаты экспериментального и компьютерного моделирования комплексной структурной повреждаемости материала лопаток турбин, реализованного в пакете прикладных программ ANS YS.

Достоверность полученных результатов подтверяздается.

1. Высокой степенью сходимости результатов численного моделирования с экспериментальными и производственными данными.

2. Использованием в диссертационной работе современных высокоэффективных программных продуктов ANSYS, STATISTIKA.

Апробация работы. Разработанная методика контроля, экспериментальные результаты, теоретические и графические зависимости, полученные в рамках диссертационной работы, прошли производственное опробование на ОАО «НПО «Сатурн». Отдельные результаты работы докладывались на: IV Международной научно-технической конференции «Производственные технологии и качество продукции» (г. Владимир 2001 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Аэрокосмические технологии и образование на рубеже веков» (г. Рыбинск 2002 г,); Российской научно-технической конференции «Новые материалы, прогрессивные технологические процессы и управление качеством в заготовительном производстве» (г. Рыбинск 2002 г.); XXIX Конференции молодых ученых и студентов (г. Рыбинск 2005 г.) Полностью работа докладывалась на научных семинарах кафедры «Технология авиационных двигателей и общего машиностроения» РГАТА им. П. А. Соловьева.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 6 научных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов по работе и списка использованных источников из 117 наименований. Общий объем диссертации 174 страницы, она содержит 83 рисунков, 26 таблиц и 7 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность решаемой в диссертации проблемы по оценке структурной повреждаемости материала лопаток турбин и сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ литературных и статистических данных по исследованию закономерностей, происходящих в жаропрочных сплавах в процессе эксплуатации. Показано, что с введением системы эксплуатации двигателей по техническому состоянию на первый план по количеству дефектов вышли такие узлы как камера сгорания и турбина. Это объясняется влиянием периода ресурсной наработки на причину повреждения, так как начинают проявляться дефекты, связанные с накоплением повреждений элементов конструкции при длительной наработке двигателя. Наиболее повреждаемым узлом авиационного двигателя является турбина, а именно рабочие и сопловые лопатки, изготовленные из жаропрочных никелевых сплавов равноосной структуры. Жесткие условия работы, связанные с воздействием на них высоких температур и переменных напряжений вызывают в материале лопаток необратимые структурные изменения, ухудшающие их эксплуатационные характеристики, приданные термической обработкой. Одним из показателей качества материала лопаток с точки зрения структуры является количество и морфология у'-фазы.

Ранее проведенными исследованиями лопаток установлено, что в микроструктуре под действием рабочей температуры, напряжений и времени в материале происходят изменения, связанные с увеличением и растворением упрочняющей у'-фазы жаропрочного никелевого сплава, из которого изготавливаются рабочие и сопловые лопатки турбины.

Реальные микроструктуры сплава ЖС6У с недопустимым изменением материала лопаток характеризуются интенсивной коагуляцией частичной или полной растворимостью у'-фазы. Характерная микроструктура лопатки из сплава ЖС6У с недопустимым изменением материала приведена на рисунке 1.

х 10000 х 10000

Рисунок 1 - Стандартная (а) и недопустимая (б) структуры материала лопаток

В связи с этим на первое место выходит поиск объективных количественных показателей работоспособного состояния материала деталей ГТД и на их основе совершенствование старых и разработка новых методов контроля.

Одним из эффективных способов поддержания высокой надежности авиационной техники и увеличения сроков ее службы является обязательное применение на этапах производства, эксплуатации и ремонта различных методов неразрушающего контроля важнейших деталей и узлов. На данный момент разработано большое число методов, каждый из которых используется для решения ограниченного числа задач. В основе каждого метода заложено то или иное физическое явление или измерение какой-либо определенной величины, являющейся характеристикой определенного процесса, происходящего в объекте диагностирования. Такими показателями в настоящее время являются: электрическая проводимость, характер распространения ультразвуковых волн, магнитные поля, различие в поглощении радиации и др.

При ремонте двигателя лопатки турбины проходят контроль качества материала на соответствие заданным эталонам с точки зрения структуры, а именно морфологии у'-фазы. Существующая методика контроля структуры сплава на соответствия требованиям эталона имеет следующие недостатки.

1. Метод контроля является разрушающим, т.к. структура материала изучается на шлифе, приготовленном в одном из сечений пера одной или двух лопаток, и по результатам дается заключение о годности или бракуется весь комплект.

2. Метод контроля является субъективным, т. е. нет единого показателя структурного состояния материала с точки зрения металлографических характеристик.

В настоящее время связь структурного состояния материала лопаток турбин из жаропрочных сплавов на никелевой основе с работоспособностью изделия изучена недостаточно, поэтому научные исследования в данном направлении являются практически значимыми и актуальными.

Из анализа существующих методов, критериев контроля и повреждаемости, литературных и производственных данных показано, что научный и практический интерес представляет исследование эффективного (технического) модуля Юнга, который используется при теоретических и экспериментальных исследованиях и входит во все расчеты на прочность, жесткость и термостойкость элементов конструкции.

Сформулированы основная цель и задачи исследования.

Во второй главе представлен расчетный анализ теплонапряженного состояния модели рабочей лопатки первой ступени турбины двигателей серии Д-30, выполненный с помощью метода конечных элементов, реализованного в пакете прикладных программ АКБУБ, что позволило провести моделирование возникновения и возможного развития структурного повреждения в соответствии с тепловым состоянием рабочей лопатки. Показана необходимость учета объема материала детали, подверженного структурному повреждению.

Установлено, что зона теплового повреждения, сопровождающаяся изменением структуры материала, расположена со стороны входной кромки на

расстоянии -20-30 мм от кромки пера лопатки; глубина зоны с измененной структурой составляет от 1 мм и на всю толщину входной кромки; объем материала с недопустимой структурой составляет от 3 до 5 % объема несущего сечения, если отсутствует значительный заброс температуры, когда изменения структуры распространяются на весь объем пера лопатки; протяженность зоны измененной структуры составляет около 25 - 30 мм.

Проведено расчетное моделирование влияния изменения объема материала с измененной структурой Уюм в соответствии со стадиями развития структурного повреждения на возможное тегогонапряженное состояние рабочей лопатки турбины, а также на изменение частот собственных колебаний модели рабочей лопатки по первым двум формам ^ и f2. Изменение структуры, моделировалось путем искусственного параллельного смещения температурной зависимости эффективного модуля Юнга материала ЖС6У на графике в сторону повышения и понижения. На рисунке 2 представлена модель возможных вариантов повреждения материала рабочей лопатки, характеризующихся изменением микроструктуры в соответствии с ранее проведенным анализом теплового состояния рабочей лопатки. Темным цветом условно показана зона с измененной структурой, соответствующая определенному значению эффективного модуля Юнга, и ее объем У^м, отнесенный к объему материала несущего сечения У„.сеч- За несущее сечение принимался объем пера лопатки без замковой части.

а) - V«, /У^ = 5 %; б) - V» /V«, - 20 %, в) - У„ IV ^=40 %,

г) - V™ /Улоя=60 %; д) - V™ /V.

•100%)

Рисунок 2 - Модель вариантов возможного изменения структуры материала

Из анализа полученных расчетных данных следует, что при изменении температурной кривой эффективного модуля Юнга по всему объему материала лопатки от Еит до Е--,- происходит увеличение частот собственных колебаний и максимальных радиальных напряжений по перу в модели лопатки (см. рисунок 3,4).

Рисунок 3 - Распределение максимальных радиальных напряжений по перу со стороны спинки и корыта при изменении температурных кривых модуля Юнга от ЕМ1Ш до

6500 -------------

г ___5713,6___

100 150 200 250 ГПа зоо Е-

Рисунок 4 - Расчетная зависимость частот собственных колебаний ^ и {2 от модуля Юнга материала рабочей лопатки турбины

При увеличении объема материала с измененной структурой от 5 до 100 % при Ечин уровень радиальных напряжений резко падает от -260 МПа до -217 МПа со стороны корыта и от -272 МПа до -229 МПа со стороны спинки. Аналогично, при Еадкс уровень радиальных напряжений резко возрастает от -260 МПа до -320 МПа со стороны корыта и от -272 МПа до -351 МПа со стороны спинки. Уровень максимальных радиальных напряжений и их концентрация зависят от расположения и объема материала с измененной структурой.

Диапазон изменения эффективного модуля упругости, представленный на рисунках 4 обусловлен его зависимостью от кристаллографической ориентации при направлениях <001> и <111> соответственно.

Анализ поведения частот собственных колебаний рабочей лопатки по первым двум формам колебаний :Г | и в зависимости от изменения эффективного модуля Юнга, проведенный при температуре 20 °С и жестким закреплением замка лопатки с произвольным изменением модуля Юнга от Емин = 100 ГПа до ЕМШЛ = 300 ГПа, показывает, что при увеличении объема материала с измененной структурой, характеризуемой эффективным модулем Юнга Емин, происходит снижение частот собственных колебаний лопатки и при 100 % объема достигает значений 2323,9 Гц по первой форме ^ и 3764,2 Гц по второй форме £г. При увеличении объема материала с измененной структурой, характеризуемой эффективным модулем Юнга Ечакс, происходит увеличение частот собственных колебаний лопатки и при 100 % объема достигает значений 3560,4 Гц по первой форме и 6027,2 Гц по второй форме. Эффективный модуль Юнга Еоптим микроструктуры оставшейся без изменения принимался равным 200 ГПа. Динамику изменения частот собственных колебаний по первой и второй формам при изменении эффективного модуля Юнга по всему объему материала можно характеризовать уравнениями

/1= 217,4 -4Ё,

/2= 361,4 -4Ё

где Е - эффективный модуль Юнга материала;

217,4 и 361,4 - коэффициенты формы для используемой модели.

Третья глава посвящена экспериментальному исследованию модуля Юнга жаропрочного сплава ЖС6У, из которого изготавливаются лопатки турбины, после заданных режимов нагревов и термоциклического воздействия.

Экспериментальное исследование образцов включало в себя предварительную термическую обработку по режимам серийной обработки лопаток турбины двигателей серии Д-30 (см. таблицу 1).

Таблица - 1 Режим термообработки образцов

Количество образцов, шт. Оборудование Режим термообработки

20 плоских 70 цилиндрических Вакуумная печь FHV-90GHS 1. Закалка (гомогенизация): а) предварительная выдержка при Т = 950 - 960 °С в течение 30 мин (вакуум МО"3 мм.рт.ст.); б) увеличение температуры до 1210 ± 10 °С с последующей выдержкой 4 ч (вакуум МО"3 мм.рт.ст.); в) охлаждение в среде аргона. Скорость охлаждения до Т = 700 °С 50 - 90 °С/мин не менее.

Для сравнения качества термообработки новых лопаток и экспериментальных образцов последние подвергались металлографическому исследованию, анализу химического состава и исследованию длительной прочности и

механических характеристик. Микроструктура образцов затем сравнивалась со структурой новых лопаток. Внешний вид экспериментальных образцов представлен на рисунке 5.

Рисунок 5 - Внешний вид экспериментальных образцов после серийной термической обработки: а) - плоский; б) - цилиндрический

Далее образцы последовательно нагревали при температуре Т = 1100, 1150, 1180, 1200 °С и времени выдержки т = 0,5; 5; 10; 20 ч при постоянной скорости нагрева и охлаждения. Режимы термической обработки были подобраны таким образом, чтобы получить различную степень растворимости у'-фазы, являющейся показателем качества сплава для лопаток турбины. После каждого цикла нагрева проводился замер эффективного модуля Юнга плоских образцов методом соударения на экспериментальной установке, разработанной в РГАТА (рисунок 6) и цилиндрических (по диаграмме растяжения) на установке Z100/TL5A (рисунок 7). После каждого режима нагрева проводили исследование микроструктуры сплава.

Рисунок 6 - Внешний вид Рисунок 7 - Внешний вид установка

экспериментальной уста- 00/ТЬ5А

новки

Термоциклическое нагружение образцов проводили на установке для термоусталостных испытаний с регулируемой жесткостью защемления путем нагрева образцов проходящим током до максимальной температуры цикла Ттах с последующим охлаждением в воздушном потоке (под вентилятором)

до минимальной температуры цикла Tmm. Для корректного определения значения эффективного модуля Юнга образцов после термоциклических испытаний, методика постановки эксперимента была построена таким образом, чтобы исключить деформацию рабочей части образца и одновременно обеспечить режимы испытаний максимально приближенные к эксплуатационным. Выбор параметров термоцикла основывался на результатах термомет-рирования рабочих лопаток первой ступени турбины на двигателе Д-ЗОКУ. Таким образом были заданы минимальная Ттш = 550 °С и максимальная Ттах = 1050 °С температура цикла. Размах цикла нагружения AT составляет 500 °С. Нагружение проводилось по пилообразному циклу без выдержки при максимальной и минимальной температуре цикла. Время нагрева и охлаждения применительно к эксперименту были одинаковыми и составляли -6 с. Защемление образца консольное. Нщ^ = 500. Внешний вид экспериментальной установки представлен на рисунке 8.

Рисунок 8 - Внешний вид установки для термоусталостных испытаний с регулируемой жесткостью защемления Проведенными экспериментальными исследованиями установлено, что нагрев образцов при температуре Т = 1100 °С и времени выдержки т- 0,5; 5; 10; 20 ч не приводит к заметному изменению модуля Юнга материала при всех видах испытаний, что объясняется отсутствием заметных структурных изменений в сплаве. При повышении температуры нагрева до 1200 °С и времени выдержки т = 0,5...20 ч происходит снижение эффективного модуля Юнга сплава ЖС6У при всех видах испытаний, однако судить об однозначной зависимости структуры и модуля не представляется возможным. Так при испытании на разрыв цилиндрических образцов после термоциклического воздействия падение эффективного модуля составляет порядка 20...25 % от исходного значения. В ходе экспериментов отмечено, также аномальное повышение эффективного модуля Юнга при отдельных видах нагревов, не позволяющее однозначно установить причину этого явления с позиции рассматриваемых структур. Однако на величину эффективного модуля Юнга могут оказывать влияние факторы, связанные с формированием упорядоченной дислокационной структуры; влиянием распределения и количества фаз (т. к. сплав ЖС6У является многофазным), которые могут оказывать как по-

ложителыгое, так и отрицательное воздействие на величину эффективного модуля; различие в кристаллографической ориентации, определяющее различную восприимчивость материала к эксплуатационным воздействиям; возникновение в материале в процессе эксплуатационных нагревов дефектов кристаллического строения, микротрещин, пор; неоднородность структуры сплава, приводящая к различию модулей упругости в различных его областях ит. д.

Для обработки полученных экспериментальных данных и построения регрессионных моделей анализа совместного влияния параметров эксплуатационных нагревов на изменение эффективного модуля Юнга образцов из сплава ЖС6У автором применен многофакторный регрессионный анализ, реализованный в программном продукте ЗТАПБТПСА, на основании которого получили уравнения эмпирической линии регрессии вида

Е = а-тх -Ту, (1)

где Е - модуль Юнга материала, ГПа; т - время выдержки, ч; Т - температура нагрева, °С. а,х,у - величины, зависящие от свойств материала, для различных экспериментальных методов измерения, как для метода соударения при испытании плоских образцов, так й при испытании на разрыв цилиндрических образцов.

Уравнение (1) для случая испытания плоских образцов методом соударения имеет вид

Е = 0,004669- г0'082 • Г1-46, Я2 = 0,81 (2)

Для случая испытания цилиндрических образцов на растяжение

Е = 319,111 • г"0'069 • Г~°'0389, Ы2 = 0,86 (3)

Для случая испытания цилиндрических образцов на растяжение после предварительного термоциклического воздействия

Е = 12836794 • г"0,037 • Г-1'57, Я2 = 0,97 (4)

Анализ представленных аналитических уравнений (2), (3) и (4) показал, что существует зависимость между значением эффективного модуля Юнга сплава ЖС6У и заданными режимами имитационных нагревов. Очевидно, что полученные эмпирические зависимости применимы только в определенных граничных условиях, которыми являются температура нагрева и время выдержки: Е = /(г,Г) при т е [0,5...20] часов и Т е [900... 1200] °С. С использованием полученных уравнений (2), (3) и (4) были рассчитаны значения эффективного модуля Юнга для сплава ЖС6У при заданных условиях термической обработки и проведено их сравнение с экспериментальными заме-

рами. Установлено, что наибольшую точность имеет уравнение (4), полученное для случая испытаний цилиндрических образцов на разрыв после термоциклической обработки. Сходимость результатов уравнения (4) составляет порядка 90 %. Наименьшей точностью обладает уравнение (2) для случая замера модуля Юнга методом соударения. Сходимость результатов уравнения (2) составляет порядка 70 %.

В процессе работы было получено более ста фрагментов микроструктур образцов из сплава ЖС6У после различных видов термической обработки, заключавшейся в нагреве образцов с варьированием температуры и времени выдержки, при постоянной скорости нагрева и охлаждения.

Установлено, что кратковременные (ЗОминут) и более длительные выдержки (5, 10, 20 ч) сплава при температуре Т = 1100 °С после термической обработки по стандартному режиму значительных изменений в структуру сплава не вносит.

Повышение температуры нагрева до 1150 °С вызывает более заметные изменения в структуре материала. Происходит частичная коагуляция у'-фазы и сливание ее отдельных частиц, в результате чего она приобретает форму от квадратов до вытянутых прямоугольников. После термоциклической обработки при выдержке 20 ч коагуляция у'-фазы сопровождается ее частичным растворением в твердом растворе. При увеличении времени выдержки от 30 минут до 20 ч происходит укрупнение и сливание отдельных частиц у'-фазы между собой.

Наиболее значительные изменения в структуре сплава происходят при температуре нагрева 1180 - 1200 °С даже при длительности выдержки 30 минут. Происходит коагуляция у'-фазы с ее частичным растворением. Анализ микроструктуры показал, что наряду с изменением морфологии у'-фазы отмечено присутствие фаз игольчатого типа.

Анализ микроструктур сплава после термоциклирования и сравнения их с эталонами показал, что они наиболее близки к эксплуатационным, полученным после металлографического контроля лопаток на перегрев. Недопустимая структура сплава отмечена при минимальном значении эффективного модуля Юнга сплава.

В четвертой главе проведен расчетный анализ изменения частот собственных колебаний лопатки турбины по первым двум формам fi и f2 в зависимости от модуля Юнга материала и объема измененной структуры полученного экспериментальным методом, изложенным в главе 2 и 3.

Установлено, что при минимальном значении эффективного модуля Юнга Еми„ по всему объему материала лопатки частоты собственных колебаний лопатки снижаются приблизительно от 300 до 500 Гц. На рисунке 9 показана диаграмма изменения частот fi и собственных колебаний рабочей лопатки турбины в зависимости от эффективного модуля Юнга сплава ЖС6У и соответствующее этим частотам состояние микроструктуры.

Рисунок 9 - Расчетная зависимость частот собственных колебаний по первым двум формам ^ и £2 при изменении эффективного модуля Юнга материала по всему объему пера рабочей лопатки турбины (V = 100%)

На основании полученных данных, предложен уточненный метод оценки структурной повреждаемости материала лопаток турбин, в основе которого лежит положение о взаимной зависимости между структурой материала, эффективным модулем Юнга и частотой собственных колебаний. Непосредственное измерение эффективного модуля упругости представляет значительные трудности в связи с отсутствием надежного метода замера и малого участка структурного" повреждения, поэтому в качестве косвенного показателя предложено использовать частоту собственных колебаний лопатки связанную с эффективным модулем Юнга материала, На рисунке 10 представлена графическая зависимость между частотами ^ и f2 с учетом объема структурного повреждения при минимальном значении Емин = 162ГПа.

5600 -1-!-г-.-ч-

Гц

0 20 40 60 80 э, % 120

Рисунок 10 - Расчетная зависимость частот собственных колебаний по первым двум формам ^ и с учетом площади измененной структуры, характеризуемой модулем Юнга Е = 162 ГПа, соответствующего недопустимому состоянию сплава

При минимальном объеме материала с измененной структурой, равной около 5 %, расчетные частоты собственных колебаний ^ и {2 снижаются на 50 Гц. С увеличением объема поврежденной структуры до 100 % частота собственных колебаний снижается до 2833Гц (на 8 %).

Известно, что при комплектовании рабочего колеса лопатками, последние подбираются с учетом их статического момента и частоты колебаний по первой форме которая записывается в паспорт лопатки при ее изготовлении. Таким образом, контролируя изменение частоты колебаний и сравнивая ее с паспортным значением, можно говорить об изменениях происходящих в структуре материала лопатки при каждом ремонте с учетом сказанного выше.

На начальном этапе опробования следует сочетать результаты металлографического анализа и изменения частотной характеристики, т. к. необходим набор значительного статистического материала для проведения дальнейших исследований.

Сравнение расчетных данных с экспериментальными исследованиями влияния эксплуатационных нагревов на изменение частоты собственных колебаний рабочей лопатки турбины показали их достоверность, что говорит о корректности применяемых в данной работе методах и средствах исследований и близости выбранных режимов термической обработки к эксплуатационным.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

В процессе работы были получены следующие результаты.

1. Результаты экспериментальных и теоретических исследований позволили разработать методику оценки комплексной структурной повреждаемости лопаток турбин из жаропрочных никелевых сплавов равноосной структуры, которая позволяет без разрушения лопатки оценить степень деградации ее материала в процессе эксплуатационных нагревов.

2. Проведенный анализ теплового состояния рабочей лопатки турбины позволил установить корреляцию между распределением температур по перу и деградацией структуры лопаток при номинальном режиме работы двигателя и при забросах температуры в процессе эксплуатации. Это дало возможность установить локализацию и объем структурных изменений в материале лопаток при данных условиях, а также разработать модель развития дефекта.

3. Разработанная на основе теоретических исследований модель развития дефекта, позволила провести расчетный анализ влияния объема измененной структуры и степени ее деградации на напряженное и частотное состояние модели рабочей лопатки двигателей серии Д-30 и установить зависимости между данными характеристиками.

разрыв после термоциклического воздействия, что дало возможность определить структуру являющуюся недопустимой для дальнейшей эксплуатации.

5. Установленная взаимосвязь между эффективным модулем Юнга и частотой собственных колебаний лопаток, полученная на основании изучения влияния температурно-кинетических параметров на изменение упругих характеристик лопаток из жаропрочного сплава ЖС6У, позволила использовать упругие характеристики (эффективный модуль Юнга) в качестве диагностического признака при комплексной структурной повреждаемости материала лопаток турбин.

6. Построенные диаграммы, устанавливающие корреляцию между структурой материала, частотой собственных колебаний лопаток и эффективным модулем Юнга, позволяют проводить оценку степени деградации структуры материала лопаток турбин из жаропрочных никелевых сплавов равноосной структуры после эксплуатационных нагревов.

7. Полученные в ходе работы теоретические и экспериментальные данные, аналитические зависимости и рекомендации переданы на ОАО «НПО «Сатурн» и прошли лабораторно-производственное опробование.

Основные положения диссертации отражены в работах.

1. Заваркин, В.Н. Анализ повреждаемости узлов авиационных двигателей при эксплуатации их по техническому состоянию [Текст] / В. Н. Заваркин, В. Ф. Безъязычный, С. В. Сарычев // Производственные технологии и качество продукции: тезисы докладов IV Международной научно-технической конференции. - Владимир, ВлГУ, 2001. - С. 109 - 115.

2. Заваркин, В. Н. Возможные подходы к оценке долговечности лопаток [Текст] / В. Н. Заваркин // Аэрокосмические технологии и образование на рубеже веков: тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции: В 3-х ч. - Рыбинск, РГАТА, 2002. - Ч.З. - С.49 - 50.

3. Заваркин, В. Н. Исследование возможности прогнозирования повреждаемости материала лопаток ГТД по параметрам поверхностного слоя [Текст] / В. Н. Заваркин, В. Ф. Безъязычный // Новые материалы, прогрессивные технологические процессы и управление качеством в заготовительном производстве: тезисы докладов Российской научно технической конференции. - Рыбинск, РГАТА, 2002. - С.264 - 265.

4. Заваркин, В. Н. О возможности прогнозирования повреждаемости материала лопаток ГТД по параметрам поверхностного слоя [Текст] / В. Н. Заваркин // X всероссийские (с международным участием) туполевские чтения студентов: тезисы докладов. - Казань, КГТУ Туполева, 2002. - С. 83 - 84

5. Заваркин, В. Н. Совершенствование метода контроля состояния материала лопаток турбин посредством использования модуля Юнга [Текст] / В. Н. Заваркин // XXIX конференции молодых ученых и студентов: тезисы докладов. - Рыбинск, РГАТА, - 2005,- С. 284

6. Заваркин, В. Н. Влияние структуры поверхностного слоя сплава ЖС6УВИ на модуль Юнга [Текст] / В. Н. Заваркин, В. Ф. Безъязычной // Заготовительное производство в машиностроении. - 2004. - № 12, С. 40 - 43.

Зав. РИО М.А. Салкова Подписано в печать 1.11.2005 г. Формат 60x84 1/16. Уч.-изд.л. 1,06. Тираж 100. Заказ 140.

Рыбинская государственная авиационная технологическая академия им ПА. Соловьева (РГАТА)

Адрес редакции: 152934, г. Рыбинск, ул. Пушкина, 53 Отпечатано в множительной лаборатории РГАТА 152934, г. Рыбинск, ул. Пушкина, 53

•21Й5*

РНБ Русский фонд

2006-4 18426

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Заваркин, Вадим Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

1.1 Анализ системы технического обслуживания авиационных ГТД

1.2 Анализ и основные проблемы надежности авиационных ГТД

1.2.1 Определение наиболее повреждаемого узла авиационного ГТД. Анализ основных дефектов

1.2.2 Анализ возможных мероприятий направленных на устранения дефектов на рабочих и сопловых лопатках.

1.3 Характеристика исследуемых материалов.

1.3.1 Основные материалы, применяемые для изготовления лопаток турбин

1.3.2 Химический состав, структура, термическая обработка и свойства жаропрочных сплавов на никелевой основе

1.3.2.1 Химический состав.

1.3.2.2 Структура

1.3.2.3 Термическая обработка и свойства жаропрочных сплавов на никелевой основе.

1.3.3 Структурные превращения в жаропрочных сплавах на никелевой основе.

1.4 Основные методы оценки степени повреждаемости материала жаропрочных сплавов.

1.5 Выбор и описание объекта исследования

1.5.1 Определение интервала наработки до появления тепловых повреждений на рабочих лопатках турбины. Характерные особенности дефекта.

1.5.2 Влияние изменения структуры материала ЖС6У на сопротивление усталости рабочей лопатки турбины.

1.5.3 Влияние изменения структуры материала на длительную прочность лопаток турбин.

1.5.4 Анализ структурных и фазовых превращений сплава ЖС6У в процессе эксплуатации.

1.5.5 Изменение физико-механических свойств сплава ЖС6У в процессе эксплуатации.

1.5.6 Основные закономерности поведения сплава ЖС6У в процессе эксплуатации.

1.6 Цели и задачи исследования.

1.7 Выводы по главе 1.

2 АНАЛИЗ ТЕПЛОНАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МОДЕЛИ РАБОЧЕЙ ЛОПАТКИ ТУРБИНЫ АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ СЕРИИ Д

2.1 Анализ теплового состояния рабочей лопатки турбины.

2.2 Анализ напряженно-деформированного состояния рабочей лопатки турбины

2.3 Расчетный анализ возможного изменения напряженно деформированного, теплового и частотного состояния рабочей лопатки 1-й ступени турбины в зависимости от изменения эффективного модуля Юнга материала.

2.3.1 Анализ теплового состояния в зависимости от эффективного модуля Юнга материала лопатки.

2.3.2 Анализ напряженно-деформированного состояния в зависимости от эффективного модуля Юнга материала лопатки.

2.3.3 Анализ частот собственных колебаний в зависимости от эффективного модуля Юнга материала лопатки

2.4 Выводы по главе

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРА-ТУРНО-ВРЕМЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ ОБРАБОТКИ НИКЕЛЕВОГО СПЛАВА ЖС6У И ТЕРМОЦИКЛИРОВАНИЯ НА ЕГО СТРУКТУРУ И УПРУГИЕ СВОЙСТВА

3.1 Методы измерения модуля Юнга металлических материалов

3.2 Экспериментальное оборудование и методика измерения упругих свойств материала рабочей лопатки турбины.

3.2.1 Установка для определения модуля нормальной упругости поверхностных слоев металлических материалов методом соударения.

3.2.2 Установка для определения модуля нормальной упругости металлических материалов при испытании на растяжение.

3.3 Материал, оборудование и режимы термической обработки экспериментальных образцов.

3.3.1 Геометрические параметры экспериментальных образцов.

3.4 Методика проведения экспериментов, оборудование, режимы имитационных нагревов

3.4.1 Методика исследования модуля Юнга плоских образцов методом соударения.

3.4.2 Методика исследования модуля Юнга цилиндрических образцов при испытании на растяжение

3.4.3 Методика исследования модуля Юнга цилиндрических образцов при испытании на растяжение после термоциклического воздействия, экспериментальное оборудование.

3.5 Результаты испытаний

3.5.1 Метод соударения.

3.5.2 Испытание на растяжение.

3.5.3 Испытание на растяжение после термоциклического воздействия

3.6 Анализ полученных экспериментальных данных и их обсуждение

3.6.1 Методика статистической обработки результатов экспериментальных данных

3.6.1.1 Испытание методом соударения

3.6.2 Испытание на растяжение.

3.6.2.1 Без термоциклического воздействия.

3.6.2.2 С термоциклическим воздействием

3.6.3 Анализ полученных микроструктур.

3.7 Выводы по главе

4 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ МАТЕ* РИАЛА РАБОЧИХ ЛОПАТОК ТУРБИН

4.1 Анализ частот собственных колебаний модели рабочей лопатки турбины

4.2 Разработка методики оценки структурной повреждаемости материала лопаток турбин.

4.3 Экспериментальное исследование влияния повышенной температуры на частоту собственных колебаний рабочей лопатки турбины.

4.4 Выводы по главе

ЗАЛЮЧЕНИЕ

Введение диссертация по механике, на тему "Исследование эксплуатационной повреждаемости лопаток турбины авиационных ГТД и разработка методики ее оценки с использованием упругих характеристик их материала"

Увеличение ресурса и повышение надежности авиационных двигателей определяется не только совершенствованием качества изготовления и ремонта его основных деталей и узлов, но и, в значительной мере, комплексом методов, направленных на анализ их технического состояния. С внедрением системы эксплуатации авиационных двигателей по техническому состоянию на первое место выходят так называемые естественные или «износовые» дефекты. В связи с этим на первое место выходит поиск объективных количественных показателей работоспособного состояния материала деталей ГТД и на их основе совершенствование старых и разработка новых методов контроля.

Одним из эффективных способов поддержания высокой надежности авиационной техники и увеличения сроков ее службы является обязательное применение на этапах производства, эксплуатации и ремонта различных методов неразрушающего контроля важнейших деталей и узлов. В настоящее время разработано большое число методов, каждый из которых используется для решения ограниченного числа задач. В основе каждого метода заложено то или иное физическое явление или измерение какой-либо определенной величины, являющейся характеристикой определенного процесса, происходящего в объекте диагностирования. Такими показателями в настоящее время являются: электрическая проводимость, характер распространения ультразвуковых волн, магнитные поля, различие в поглощении радиации и т. д.

Наиболее повреждаемым узлом авиационного двигателя является турбина, а именно рабочие и сопловые лопатки, изготовленные из жаропрочных сплавов на никелевой основе. Жесткие условия работы, связанные с воздействием на них высоких температур и переменных напряжений вызывают в материале лопаток необратимые структурные изменения, ухудшающие их эксплуатационные характеристики, приданные термической обработкой. Одним из показателей качества материала лопаток с точки зрения структуры является количество и морфология у'-фазы.

Существующий метод контроля структурного состояния материала лопаток имеет ряд недостатков. Во-первых, метод контроля является разрушающим, микроструктура изучается на шлифах. Во-вторых, метод является субъективным, состояние структуры сравнивается с эталонами и зависит от опыта исследователя. В настоящее время связь структурного состояния материала лопатою турбин из жаропрочных сплавов на никелевой основе с работоспособностью изделия изучена недостаточно, поэтому научные исследования в данном направлении являются практически значимыми и актуальными. Не вызывает сомнений, что упругие свойства сплава относятся к числу наиболее важных физико-механических показателей и входят во все расчеты на прочность, жесткость и термостойкость элементов конструкции. Рядом исследований показано, что модуль Юнга любого материала, являясь показателем сил межатомного взаимодействия, изменяет свое значение в достаточно широких пределах, при приложении к материалу различных воздействий (тепловых, деформационных и т. д.). Модуль Юнга является комплексной характеристикой материала позволяющей по его значению определить другие физические величины. Поэтому задачи, рассматриваемые в данной работе, направлены на разработку методики оценки комплексной структурной повреждаемости материала лопаток турбин на основе исследования поведения эффективного модуля Юнга.

Для достижения поставленной цели в рамках данной исследовательской работы решались следующие научно-технические задачи.

Научная новизна работы.

Практическая ценность работы.

3. Предложенная уточненная методика контроля способствует накоплению значительного статистического материала связанного с частотными характеристиками лопаток и структурой сплава, на основании которого возможно дальнейшее развитие старых и разработка новых методов контроля и диагностики деталей из жаропрочных сплавов, где показателем структурной повреждаемости выступает эффективный модуль Юнга.

Автор защищает.

Апробация результатов работы.

Предложенная методика оценки, теоретические и экспериментальные результаты, полученные в рамках диссертационной работы прошли производственное опробование на ОАО «НПО «Сатурн». Отдельные результаты работы докладывались на: IV Международной научно-технической конференции «Производственные технологии и качество продукции» (г. Владимир 2001 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Аэрокосмические технологии и образование на рубеже веков» г. Рыбинск 2002 г,); Российской научно-технической конференции «Новые материалы, прогрессивные технологические процессы и управление качеством в заготовительном производстве» (г. Рыбинск 2002 г.); XXIX Конференции молодых ученых и студентов (г. Рыбинск 2005 г.). Полностью работа докладывалась на научных семинарах кафедры «Технология авиационных двигателей, общего машиностроения и управления качеством» РГАТА им. П. А. Соловьева и обсуждалась на кафедре «Материаловедения» МГТУ им. Н. Э. Баумана.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованных источников из 117 наименований. Общий объем диссертации 174 страницы, она содержит 83 рисунка, 26 таблиц и 7 приложений.

Заключение диссертации по теме "Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры"

4.4 Выводы по главе 4

1. На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований проведен расчетный анализ изменения частот собственных колебаний рабочей лопатки турбины по первым двум формам в зависимости от эффективного модуля Юнга материала, полученного на экспериментальных образцах и объема измененной структуры. Экспериментально установлен диапазон изменения частот собственных колебаний лопатки от изменения эффективного модуля Юнга. Показана граница допустимой деградации структуры в процессе эксплуатационных нагревов.

2. На основании полученных экспериментальных и графических зависимостей, разработана и предложена методика контроля деградации структуры материала лопаток турбины в основе, которой лежит положение о взаимной зависимости между структурой материала, эффективным модулем Юнга и частотой собственных колебаний лопатки. Показано влияние объема материала, подверженного недопустимому изменению на частоту собственных колебаний лопатки. При минимальном объеме измененной структуры равной 5 % изменение частоты колебаний по первой форме составляет 50 Гц.

3. Проведено сопоставление результатов экспериментальных и расчетных исследований зависимостей частот собственных колебаний лопатки турбины, режимов эксплуатационных нагревов, структуры и эффективного модуля Юнга, которое показывает их высокую степень сходимости.

4. Анализ разработанной и предложенной методики оценки комплексной структурной повреждаемости материала рабочих лопаток турбины показывает необходимость набора статистических данных по замерам частоты собственных колебаний лопаток с учетом колебаний физико-механических свойств, геометрических характеристик и химического состава материала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты работы показали возможность применения для оценки комплексной структурной повреждаемости материала лопаток турбин из жаропрочного сплава ЖС6У такого показателя как эффективный модуль Юнга, связанного с частотой собственных колебаний, позволяющего повысить достоверность результатов без разрушения объекта контроля.

В процессе работы были получены следующие результаты.

4. Экспериментально полученные регрессионные зависимости, позволили установить взаимосвязь между эффективным модулем Юнга и изменением структуры материала после эксплуатационных нагревов при различных методах измерения: соударения, кратковременный разрыв, кратковременный разрыв после термоциклического воздействия, что дало возможность определить структуру являющуюся недопустимой для дальнейшей эксплуатации.

Список источников диссертации и автореферата по механике, кандидата технических наук, Заваркин, Вадим Николаевич, Рыбинск

1. Андронов, А. М. Эксплуатационная надежность и режимы технического обслуживания самолетов Текст. / А. М. Андронов, Ю. И. Лемин. М.: Транспорт, 1974. - 304 с.

2. Смирнов, Н. Н. Обслуживание и ремонт авиационной техники по состоянию Текст. / Н. Н. Смирнов, А. А. Ицкович. М: Транспорт, 1980. -232 с.

3. Сиротин, С. С. Техническая диагностика авиационных газотурбинных двигателей Текст. / Н. Н. Сиротин, Ю. М. Коровкин. М.: Машиностроение, 1979. - 272 с.

4. Акимов, В. М. Основы надежности газотурбинных двигателей Текст. / В. М. Акимов. М.: Машиностроение, 1981.- 207 с.

5. Косточкин, В. В. Надежность авиационных двигателей и силовых установок Текст. / В. В. Косточкин. М.: Машиностроение, 1976. - 248 с.

6. Северцев, Н. А. Надежность сложных систем в эксплуатации и отработке Текст. / Н. А. Северцев. М.: Высшая школа, 1989. - 432 с.

7. Алексеев, К. П. Влияние условий эксплуатации на технико-экономические характеристики двигателя Текст. / К. П. Алексеев. — М.: Транспорт, 1983. 94 с.

8. Рахмарова, М. С. Влияние технологических факторов на надежность лопаток газовых турбин Текст. / М. С. Рахмарова, Я. Г. Мирер. -М.: Машиностроение, 1966. 223 с.

9. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин Текст. / А. М. Сулима, В. А. Шулов, Ю. Д. Ягодкин. М.: Машиностроение, 1988.-240 с.

10. Гецов, Л. Б. Детали газовых турбин: материалы и прочность Текст. / Л. Б. Гецов. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, 1982. - 296 с.

11. Сулима, А. М. Качество поверхностного слоя и усталостная прочность деталей из жаропрочных и титановых сплавов Текст. / А. М. Сулима, М. И. Евстигнеев. М.: Машиностроение, 1974. - 256 с.

12. Жаропрочные и жаростойки стали и сплавы на никелевой основе Текст.; под ред. О. А. Банных. М.: Наука. 1984. - 248 с.

13. Жаропрочные материалы Текст. ; пер. с англ. А. С. Соболева и Ф. С. Новикова. М.: Металлургия, 1969. - 304 с.

14. Симе, Ч. Жаропрочные сплавы Текст. / Ч. Симе, В. Хагель. — М.: Металлургия, 1976.-568 с.

15. Мозгалевский, А. В. Техническая диагностика Текст. / А. В. Мозгалевский, Д. В. Гаскаров. М.: Высшая школа, 1975. - 208 с.

16. Биргер, И. А. Техническая диагностика Текст. / И. А. Биргер. М.: Машиностроение, 1978. - 239 с.

17. Неразрушающий контроль металлов и изделий Текст. : справочник ; под ред. Г. С. Самойловича. М.: Машиностроение, 1976. - 456 с.

18. Диагностика авиационных двигателей Текст. / В. Н. Лозовский, Г. В. Бондал, А. О. Каксис [и др.]. М.: Машиностроение, 1988. - 280 с.

19. Жаропрочность литейных никелевых сплавов и защита их от окисления Текст. / Б. Е. Патон, Г. Б. Строганов, С. Т. Кишкин [и др.]. — Киев: Наукова думка, 1987. 256 с.

20. Гецов, Л. Б. Материалы и прочность деталей газовых турбин Текст. /Л. Б. Гецов. Л.: Машиностроение, 1973. - 296 с.

21. Масленков, С. Б. Стали и сплавы для высоких температур Текст. : справ, изд. в 2-х кн. / С. Б. Масленков, Е. А. Масленкова. М.: Металлургия, 1991.-832 с.

22. Химушин, Ф. Ф. Жаропрочные стали и сплавы Текст. / Ф. Ф. Химушин. М.: Металлургия, 1964. - 672 с.

23. Бокштейн, С. 3. Свойства интерметаллидных фаз в никель-алюминиевых сплавах Текст. / С. 3. Бокштейн, М. Б. Бронфин, И. А. Другова // Современные способы упрочнения деталей машин термообработкой. -Ташкент: Наука, 1973. С. 56 -61.

24. Лашко, Н. Ф. Структура и фазовый состав литейных жаропрочных сплавов типа ЖС : отет о НИР Текст. / Н. Ф. Лашко. М.: ОНТИ, 1964. - 39 с.

25. Дульнев, Р. А. Термическая усталость металлов Текст. / Р. А. Дульнев, П. И. Котов. М.: Машиностроение, 1980. - 199 с.

26. Павлов, П. А. Основы инженерных расчетов элементов машин на усталость и длительную прочность Текст. /П. А. Павлов. Л.: Машиностроение, 1988.-252 с.

27. Гусенков, А. П. Длительная и неизотермическая малоцикловая прочность элементов конструкций Текст. / А. П. Гусенков, П. И. Котов. -М.: Машиностроение, 1988. 264 с.

28. Гохфельд, Д. А. Пластичность и ползучесть элементов конструкций при повторных нагружениях Текст. / Д. А. Гохфельд, О. С. Саадаков. М.: Машиностроение, 1984.-256 с.

29. Степнов, М. Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний Текст. : справочник / М. Н. Степнов. М.: Машиностроение, 1985. - 232 с.

30. Львовский, Е. Н. Статистические методы построения эмпирических формул Текст. / Е. Н. Львовский. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Высшая школа, 1988. - 239 с.

31. Драйпер, Н. Прикладной регрессионный анализ Текст. / Н. Драйпер, Г. Смит. М.: Финансы и статистика, 1987. - 392 с.

32. Петрович, М. Л. Регрессионный анализ и его математическое обеспечение Текст. / М. JI. Петрович. М.: Финансы и статистика, 1982. -199 с.

33. Ефимычев, Ю. И. Регрессионный анализ качества сталей и сплавов Текст. / Ю. И. Ефимычев, С. К. Михайлов. — М.: Металлургия, 1976. — 224 с.

34. Жамбю, М. Иерархический кластерный анализ и соответствия Текст. / М. Жамбю. М.: Финансы и статистика, 1988. - 342 с.

35. Петрушин, Н. В. Структурная стабильность никелевых жаропрочных сплавов при высоких температурах Текст. / Н. В. Петрушин,

36. A. В. Логунов, В. А. Горин // Металловедение и термическая обработка металлов. 1984. -№ 5. - С. 36 - 39.

37. Третьяченко, Г. Н. Несущая способность лопаток газовых турбин при нестационарном тепловом и силовом воздействии Текст. /Г. Н. Третьяченко, Л.

38. B. Кравчук. Киев: Наукова думка, 1975. - 293 с.

39. Френкель, Я. И. Введение в теорию металлов Текст. / Я. И. Френкель. -Л.: Гостехиздат, 1950.

40. Савицкий, Е. М. Металловедение тугоплавких металлов и сплавов Текст. / Е. М. Савицкий, Г. С. Бурханов. М.: Наука, 1967.

41. Мак Лиин, Д. Механические свойства металлов Текст. / Д. Мак Лиин. -М.: Металлургия, 1965.

42. Лившиц, Б. Г. Физические свойства металлов и сплавов Текст. / Б. Г. Лившиц, В. С. Крапошин, Я. Л. Линецкий. М. Металлургия, 1980.-320с.

43. Кашталян, Ю. А. Характеристики упругости материалов при высоких температурах Текст. / Ю. А. Кашталян. Киев: Наукова думка, 1970.-112с.

44. Конструкционные и жаропрочные материалы для новой техники Текст. / под ред. Н. М. Жаворонкова. М.: Наука, 1978. - 344с.

45. Тамарин, Ю. А. Жаростойкие диффузионные покрытия лопаток ГТД Текст. / Ю. А. Тамарин. М.: Машиностроение, 1978. - 136 с.

46. Анализ напряженно деформированного состояния рабочих лопаток 1 ступени ТВД от статических и динамических нагрузок Текст. // Технический отчет № Д30.45.00-081 / ОАО «НПО «Сатурн». Рыбинск, 2000.-17 с.

47. Фесик, С. П. Справочник по сопротивлению материалов Текст. / С. П. Фесик. Киев: Наукова думка, 1970. - 308 с.

48. Беттеридж, У. Жаропрочные сплавы типа нимоник Текст. / У. Беттеридж. Москва, 1961. - 384 с.

49. Криштал, М. А. Внутреннее трение в металлах и сплавах Текст. / М. А. Криштал, Ю. В. Пигузов, С. А Головин. М.: Металлургия, 1964.

50. Новые технологические процессы и надежность ГТД Текст. // Научно-технический сборник. Вып. 4. М.: ЦИАМ, 2001. - 222 с.

51. Безъязычный, В. Ф. Измерительный комплекс для определения физико-механических характеристик материалов // Контроль. Диагностика. -1999.-№2. -С. 17-22.

52. Булычев, С. И. Испытание материалов непрерывным вдавливанием индентора Текст. / С. И. Булычев, В. П. Алехин. — М.: Машиностроение, 1990.-224 с.

53. Испытание материалов. Справочник. Текст. ; под ред. X. Блюменауэра. М.: Машиностроение, 1979. - 448 с.

54. Испытательная техника для исследования механических свойств материалов Текст. / А. П. Волощенко, М. М. Анексюк, В. Г. Гришко. Киев: Наукова думка, 1984. - 319 с.

55. Гольденблат, И. И. Длительная прочность в машиностроении Текст. / И. И. Гольденблат, В. Л. Башанов, В. А. Копнов. М.: Машиностроение, 1977. - 248 с.

56. Шалин, Р. Е. Жаропрочность сплавов для газотурбинных двигателей Текст. / Р. Е. Шалин, И. П. Булыгин, Е. Р. Голубовский. М.: Металлургия, 1981. - 120 с.

57. Термостойкость жаропрочных сплавов Текст. : сб. статей ; под ред. Н. М. Склярова. М.: Оборонгиз, 1962. - 170 с.

58. Термопрочность деталей машин Текст. ; под ред. И. А. Биргера, Б. Ф. Шорра. -М.: Машиностроение, 1975.-455 с.

59. Информационный листок № 106-93. Установка для термоусталостных испытаний с регулируемой жесткостью защемления Текст. / составители: А. А. Жуков, Ю. В. Рябов. Ярославль, ЦНТИ, 1992, 4

60. Алабин, М. А. Корреляционно-регрессионный анализ статистических данных в двигателестроении Текст. / М. А. Алабин, А. Б. Ройтман. М.: Машиностроение, 1974. - 124 с.

61. Дэниел, К. Применение статистики в промышленном эксперименте Текст. / К. Дэниел; пер. с англ. Э. К. Лицкого. М.: 1979. - 304 с.

62. Блох, Л. С. Практическая номография Текст. / Л. С. Блох. -М.:1971. -328 с.

63. Изготовление основных деталей ГТД Текст. ; под ред. А. В. Подзея. М.: Машиностроение, 1972. - 478 с.

64. Влияние перегрева на вибрационные характеристики рабочих лопаток 1-й ступени ТВД Текст. // Технический отчет № Д30.45.00-137 / ОАО «НПО «Сатурн». Рыбинск, 2000. - 25 с.

65. Исследование рабочих лопаток 1-й ступени ТВД Текст. // Исследование № 187-МО-ОО / ОАО «НПО «Сатурн». Рыбинск, 2000.

66. Исследование степени влияния перегрева лопаток на изменение их частотных характеристик Текст. // Техническая справка № С1-00-17 / ОАО «НПО «Сатурн». Рыбинск, 2000.

67. Шенк, X. Теория инженерного эксперимента Текст. / X. Шенк, пер. с англ. Е. Г. Коваленко. М.: 1972. - 384 с.

68. Чаевский, М. И. Повышение работоспособности сталей в агрессивных средах при циклическом нагружении Текст. / М. И. Чаевский, В. Ф. Шатинский. Киев: Наукова думка, 1970. - 312 с.

69. Вознесенский, В. А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях Текст. / В. А. Вознесенский. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Финансы и статистика, 1981. - 263 с.

70. Михайлов, В. И. Планирование экспериментов в судостроении Текст. / В. И. Михайлов, К. М. Федосов. Л.: Судостроение, 1978. - 160 с.

71. Кассандрова, О. Н. Обработка результатов наблюдений Текст. / О. А. Кассандрова, В. В. Лебедев. М.: Наука, 1970. - 104 с.

72. Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов. В 3-х Омах Текст. / под ред. А. Т. Туманова. М.: 1974.

73. Гусенков, А. П. Прочность при изотермическом и неизотермическом малоцикловом нагружении Текст. / А. П. Гусенков. — М.: Наука, 1979.-296 с.

74. Теплопередача в охлаждаемых деталях газотурбинных двигателей летательных аппаратов Текст. / В. И. Лопай, М. Н. Бодунов, В. В. Жуйков [и др.]. М.: Машиностроение, 1985. - 216 с.

75. Копелев, С. 3. Тепловое состояние элементов конструкции авиационных двигателей Текст. / С. 3. Копелев, С. В. Гуров. М.: Машиностроение, 1978.-208 с.

76. Владимиров, В. И. Физическая природа разрушения металлов Текст. / В. И. Владимиров. М.: Металлургия, 1990. -280 с.

77. Исследование температурных напряжений Текст. ; под ред. Н. И. Пригоровского. М.: Наука, 1972. - 228 с.

78. Биргер, И. А. Конструкционная прочность материалов и деталей газотурбинных двигателей Текст. / И. А. Биргер, Б. Ф. Балашов, Р. А. Дульнев. М.: Машиностроение, 1981. - 222 с.

79. Микляев, П. Г. Анизотропия механических свойств металлов Текст. / П. Г. Микляев, Я. Б. Фридман. М.: Металлургия, 1986. - 224 с.

80. Коллинз, Дж. Повреждение материалов в конструкциях. Анализ и предотвращение Текст. / Дж. Коллинз : пер. с англ. М.: Мир, 1984. - 624 с.

81. Болотин, В. В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций Текст. / В. В. Болотин. — М.: Машиностроение, 1984. 312 с.

82. Фролов, А. И. Авиационное материаловедение Текст. / А. И. Фролов, Д. А. Рыжинский. -М.: Металлургия, 1954 288 с.

83. Маталин, А. А. Технологические методы повышения долговечности деталей машин / А. А. Маталин. — Киев: Техшка, 1971. — 144 с.

84. Литвинов, Ю. А. Характеристики и эксплуатационные свойства авиационных турбореактивных двигателей Текст. / Ю. А. Литвинов, В. О. Боровик. М.: Машиностроение, 1979. - 288 с.

85. Белов, А. В. Структура и свойства гранулированных никелевых сплавов Текст. / А. В. Белов, Н. Ф. Аношкин. М.: Металлургия, 1984. - 128 с.

86. Когаев, В. П. Расчеты на прочность при напряжениях переменных во времени Текст. / В. П. Когаев. М.: Машиностроение, 1977. - 232 с.

87. Глаговский, Б. А. Низкочастотные акустические методы контроля в машиностроении Текст. / Б, А. Глаговский, И. Б. Московенко. Л.: Машиностроение, 1977. - 208 с.

88. Драпкин, Б.М., Влияние пластической деформации на модуль Юнга металлов Текст. // Драпкин, Б.М., Замятин Ю.П., Виноградов В.Е., Замятина Л.А. Физика и химия обработки материалов. Москва, 1988. №4. - С. 127 -131.

89. Драпкин, Б. М. О предельных значениях модулей упругости металлов Текст. // Теплофизика высоких температур, 1976. Т.14. — С. 908 — 909.

90. Драпкин, Б. М. Влияние различных факторов на модуль Юнга металлов Текст. // Металлы, 1980. № 3. - С. 193-197

91. Драпкин, Б. М. О некоторых физических проблемах упрочнения металлических материалов Текст. // Инженерный журнал., 1999. №9. - С. 10-14.

92. Yasunori, Tanji. Measurement of Young's Modulus of Thin Plate by the Composite Vibrator Method // Metals: Journal of the Japan Institute, 1977. V.41. - N.7. - P.737-741

93. Пеллинец, В. С. Измерение ударных ускорений Текст. / М.: Изд-во стандартов, 1975. 288с.

94. Драпкин, Б. М., О температурной зависимости модуля упругости металлов Текст. / Драпкин Б. М., Кононенко В. К., Леонов Б. Н. // Перспективные материалы, 1998. № 2. - С. 12-16.

95. Марковец, М. П. Определение механических свойств металлов по твёрдости. М.: Машиностроение, 1979. - 191 с.

96. Дрозд, М.С. Определение механических свойств металла без разрушения Текст. / М.: Изд-во Металлургия, 1965. — 171 с.

97. Новиков, И. И. Дефекты кристаллического строения металлов Текст. / М.: Изд-во Металлургия, 1975. 208 с.

98. Кильчевский, Н. А. Теория соударения твёрдых тел Текст. / Киев: Наукова думка, 1969. 200 с.

99. Фридман, Я. Б. Механические свойства металлов. Ч. 2. Механические испытания. Конструкционная прочность Текст. / М.: Машиностроение, 1974.-368 с.

100. Драпкин, Б. М. Поведение модуля нормальной упругости сплавов вблизи температуры солидус Текст. // Металлы, 1993. № 6. — С. 149-152.

101. Волошенко-Климовицкий, Ю. А. Аппаратура и методики ударных испытаний металлов Текст. // Заводская лаборатория, 1956. №9. -С. 10-21.

102. Суперсплавы II: Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок Текст. / Под ред. Симса Ч. Т., Столоффа Н. С., Хагеля У.К.: Пер. с англ. В 2-х книгах. Кн. 1 / Под ред. Шалина P.E. М.: Металлургия, 1995. — 384 с.

103. Иванова, В. С. Природа усталости металлов Текст. / М.: Металлургия, 1975. — 456 с.

104. Корнилов, И. И. Физико-химические основы жаропрочности сплавов Текст. / М.: Изд-во АН СССР, 1961.-518 с.

105. Лахтин, Ю. М. Металловедение и термическая обработка металлов Текст. /М.: Металлургия, 1983. С. 152-161.

106. Берштейн, М. JI. Механические свойства металлов Текст. / Бернштейн М. JL, Займовский В. А. М.: Металлургия, 1979. - 496 с.

107. Шалин, Р. Е. Монокристаллы никелевых жаропрочных сплавов Текст. / Шалин Р. Е., Светлов И. JI., Качанов Е. Б. М.: Машиностроение, 1997.-336 с.

108. Сосин, А. Микропластичность Текст. / Сосин А., Кифер Д. -М., 1972.-С. 130-236.

109. Францевич, И. Н. Упругие постоянные и модули упругости металлов и неметаллов Текст. / Францевич И. Н., Воронов Ф.Ф., Бакута С. А. -Киев, 1982.

110. Кузьменко, В. А. Проблемы прочности Текст. / Кузьменко В. А., Гречанюк Н. И., Трапезой А. Г. // Проблемы прочности, 1984. -№ 7. С.50-53.

111. Walsh, J. В. // J. Georhys. Res. 1965. Vol.70 № 2 P. 399-411.

112. Игнатьков, Д. А. Остаточные напряжения в неоднородных деталях Текст. / Игнатьков Д. А. Кишинев «Штиница», 1992. - 302 с.

113. Свойства сплавов в экстремальном состоянии Текст. / Драпкин Б. М., Кононенко В. К., Безъязычный В. Ф. М.: Машиностроение, 2004. - 256 с.

114. Бернштейн, М. JI. Прочность стали Текст. / Бернштейн М. JI. — М.: Металлургия, 1974. 199 с.

115. Бернштейн, М. JI Механические свойства металлов Текст. / Бернштейн М. JL, Займовский В. А. М.: Металлургия, 1979.-495 с.