Μελέτη αστοχίας πτέρυγας φτερωτής κατασκευασμένης από υπερκράμα νικελίου υπό συνθήκες μηχανικής φόρτισης

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.