بررسي عددي رفتار خزش پره توربين از جنس سوپرآلياژ اينكونل 939 با استفاده از مدل هاي مختلف خزش

Numerical Investigation of Creep Behavior Turbine blade made of Inconel 939 Superalloy with different Creep Models

در اين مقاله رفتار خزش پره توربين گازي ساخته شده از سوپرآلياژ اينكونل 939 تحت اثر دوران و تنش هاي حرارتي بدست آمده از تحليل ترموالاستيك بررسي شده است. چهار مدل لارسن- ملير، اور- شربي- دورن، مانسون- هافرد، ام- سي- ام براي تحليل خزش اين سوپرآلياژ استفاده و نتايج آنها با هم مقايسه شده است. در گام اول ثابت ها مادي اين مدل ها با استفاده از برازش چهار مدل بر داده هاي آزمايشگاهي مختلف ارائه شده توسط كاست-50 تعيين شده اند. سپس با استفاده از اين ثابت ها مادي وابسته به دما، مدل اجزاي محدود مناسب ايجاد شده و تنش هاي ناشي از توزيع دما و دوران پره تعيين شده اند. محدوده دمايي بدست آمده براي پره در بازه 1050 كلوين تا 1200 كلوين بدست آمد. به دليل اينكه تنش وان- ميزز بدست آمده كمتر از تنش تسليم اينكونل 939 در بازه دمايي فوق بوده، تحليل خزش ويسكوالاستيك با زير روال خزش در نرم افزار آباكوس انجام شده است. نتايج بدست آمده نشان داد كه مدل لارسن- ميلر و مدل ام- سي- ام نرخ كرنش خزش كمتر و نتايج دقيقتري را نسبت به دو مدل ديگر پيش بيني مي كنند. همچنين نتايج تحليل نشان داد خزش در نقاط با دماي بيشتر، اهميت بيشتري دارد.

In the present paper, gas turbine blade made of Inconel 939 superalloy creep behavior under rotation and thermal stress which is obtained from thermoelastic analysis is studied. Four models including Larson-Miller, Orr-Sherby-Dorn, Manson-Hoferd, and Minimum Commitment Method are used for creep analysis and their results are compared. At the first step, material constants of these four models are obtained by curve fitting of experimental results provided by COST-50. Then with use of these temperature dependent material constants, finite element model is created and stress due to temperature distribution and blade rotation is determined. Temperature range of blade is obtained from 1050 K to 1200 K. Because obtained von- Mises stress is below the yield stress of Inconel 939 at above temperature range, viscoelastic creep analysis is done by ABAQUS creep subroutine. Obtained results show that Larson-Miller and Minimum Commitment Method predict lower creep rate and creep strain relative to two other models. Also analysis results show that creep is more important at points with higher temperature.