Способ нагружения цилиндрической оболочки путем теплового воздействия

 

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов и элементов конструкций, а именно к способам нагружения цилиндрической оболочки путем теплового воздействия на ее поверхность. С целью обеспечения нагружения, соответствующего предельно допустимым перемещениям оболочки, производят нагрев вдоль двух диаметрально противоположных образующих поверхности и охлаждают вдоль двух других диаметрально противоположных образующих , лежащих в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения первых двух образующих. Это обеспечивает деформацию первоначально круглого поперечного сечения оболочки в эллиптическое, характеризующееся наибольщими перемещениями. 5 ил. N3 Ю СО о со 05

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1229636 А 1 (51)4 GOl N300

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОписАние изОБРетения / -,1

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3831161/25-28 (22) 15. 11. 84 (46) 07.05.86. Бюл. № 17 (72) Е. М. Гуго и Н. П. Знаменский (53) 620.171.32 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 859871, кл. G 01 N 3/60, 1979. (54) СПОСОБ НАГРУЖЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ ПУТЕМ ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ (57) Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов и элементов конструкций, а именно к способам нагружения цилиндрической оболочки путем теплового воздействия на ее поверхность. С целью обеспечения нагружения, соответствующего предельно допустимым перемещениям оболочки, производят нагрев вдоль двух диаметрально противоположных образующих поверхности и охлаждают вдоль двух других диаметрально противоположных образующих, лежащих в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения первых двух образующих. Это обеспечивает деформацию первоначально круглого поперечного сечения оболочки в эллиптическое, характеризующееся наибольшими перемещениями.

5 ил.

1229636

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов и элементов конструкций, а именно к способам нагружения цилиндрической оболочки путем теплового воздействия на ее поверхность.

Цель изобретения — повышение эффек5 тивности способа путем обеспечения нагружения, соответствующего предельно допускаемым перемещениям оболочки в эксплуатационных условиях, характерных для газотурбинных двигателей. 1О

На фиг. 1 изображена схема теплового воздействия»а поверхность оболочки; на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1; »а фиг. 3—

5 — эпюры температуры по сечению оболочки при различных условиях ее нагрева и охлаждения. !5

Способ осуществляют следующим образом.

Цилиндрическую оболочку 1 с фланцем

2 закрепляют на испытательном стенде (не показан) . Вовнутрь оболочки 1 помешают

20 нагревательный элемент в виде рамочного индуктора 3. В плоскости, перпендикулярной плоскости рамочного индуктора 3, внутри оболочки 1 размещают трубопроводы 4 и 5 и снаружи оболочки 1 размещают трубопроводы 6 и 7, которые сообщены с воздушным ресивером (не показан). Трубопроводы 4 — 7 выполнены с форсунками (не показаны) „ обращенными к поверхности оболочки 1. На фиг. 1 и 2 стрелками указано направление движения воздуха через форсунки к поверхности оболочки 1. 30

Для нагружения оболочки путем теплового воздействия на ее поверхность определяются расчетным путем экстремальное значение температуры, характерное для газотурбинных двигателей, и в соответствии с результатом расчета выбирают мощность тока, подаваемую на рамочный иидуктор 3, и расход охлаждаемого воздуха через трубопроводы 4 — 7.

Рамочный индуктор 3 подключают к источнику тока (не показан) высокой частоты, и оболочка 1 нагревается равномер- 4О но по толщине вдоль двух диаметрально иротиповоложных образующих ее поверхности.

Одновременно через форсунки трубопроводов 4 — 7 облаждают оболочкх 1 вдоль двух других диаметрально противоположных образующих ее поверхности, лежащих в илос- 4 кости, перпендикулярной плоскости расположения первых двух образукнцих и совпадающей с плоскостью рамочного индуктора 3.

При одновременном нагреве и охлаждении оболочки во взаимно перпендикулярных продольных сечениях оболочки 1 в поперечных сечениях оболочки 1 устанавливается стационарное температурное иоле, отвечающее заданному закону

T == ЛТ/2 (cos20 + N), где ЛТ = 2tl! разность температуры оболочки 1 на нагреваемой образующей ее поверхности и температуры на охлаждаемой образующей;

Н -- центральный угол в поперечном сечении оболочки, отсчитываемый от плоскости рамочного индуктора 3.

N — параметр, характеризующий неравномерность температуры в поперечном сечении оболочки 1 (и= 1,2,3,,n) .

При тепловом нагружении первоначально круглое сечение оьолочки 1 деформируется в эллиптическое сечение, для которого перемещения оболочки имеют максимальное значения. Это соответствует экстремально возможному состоянию сечения оболочки. По этому состоянию определяют предельно допускаемые перемещения оболочки.

Примеры. Цилиндрическую оболочку подвергают нагружению путем теплового воздействия на ее поверхность по трем режимам.

Эпюры распределения температуры Т в поперечном сечении, соответствующие закону

Т = 1о(соз20 + N), приведены на фиг. 3 — 5.

На фиг. 3 представлена эпюра распределения температуры Т при М = О, когда на охлаждаемых образующих температура отрицательная. Зтот случай соответствует, например, ситуации запуска газотурбинного,двигателя при отрицательных температурах окружаю1цей среды.

На фиг. 4 представлена эиюра распределения температуры Т ири N == 1, когда минимальная температура оболочки равна ну.I Ю.

На фиг. 5 представлена эпюра распределения температуры Т при N =- 2, когда температурное иоле положительно по всему периметру сечения.

Формула изобретения

Способ нагружения цилиндричсской оболочки путем теплового воздействия на ее

:1оверхность, отличающий с» тем, гго, с це1ью повышения эффективности способа путем сбесиечения нагружения, соответствующего предельно допускаемым перемещениям

ОбОЛОЧКИ В 3KCIIJll BT31!HOHI!bIX,С.ДОВИЯХ, XBрактерных для газотурбинных двигa i елей, оболочку нагревают вдоль вух диаметрально противоположных образующих ее поверхности и охлаждают вдоль двух других диаметрально иротивоиоложиь1х образующих, леж а i! I и Х В 11. 1 о с к о с T и, п е. p и е 11д и к I я р н о и 1 l л о с— кости первых двух образующих.

1229636

1229636

2 о

Составитель М. Кузьмин

Редактор E. Папи Техред И. Верес Корректор T. Колб

Заказ 2226/43 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1)3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4