Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Crack modelling using FEM by the example of a crack in the blade of turbojet engine compressor

Kamil Paweł Niedźwiedź

Abstract

The subject of the work was to discuss issues related to fracture mechanics and to present the possibilities of effective determination of parameters describing the crack state using computer programs. At the beginning of the work, theoretical foundations of fracture mechanics were presented. A historical outline describing the development of research on this phenomenon and the tasks of fracture mechanics were shown. Practical aspects of the application of fracture mechanics and its usefulness were also indicated. Concepts related to the issue that appear in the further part of the work were presented. The basic criteria of fracture mechanics were discussed, such as Irwin's criterion or Rice's integral, which determined the measure of the safety of the structure. The theoretical basis of the Finite Element Method was shown with the reference to the ANSYS program that was used during numerical analyses. In the practical part, numerical calculations were carried out using the ANSYS Mechanical APDL and ANSYS Workbench software. At the beginning two-dimensional and three-dimensional test problems were solved. The results obtained numerically were compared to the analytical solution. The next step showed the comparison of the results obtained in ANSYS Mechanical APDL and Workbench on the example of stretching the sample with a semi-elliptic crack. The final analysis concerned the problem of cracks that occurred in the blade of the compressor of SO-3 turbine engine. Stress intensity coefficients were calculated. The results presentation and strength analysis were performed in terms of the safety of the structure.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Kamil Paweł Niedźwiedź (FPAE) Kamil Paweł Niedźwiedź,, Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Title in Polish
Modelowanie pęknięć za pomocą MES na przykładzie pęknięcia w łopatce sprężarki silnika turboodrzutowego
Supervisor
Piotr Marek (FPAE/IAAM) Piotr Marek,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Certifying unit
Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Affiliation unit
The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)
Study subject / specialization
, Lotnictwo i Kosmonautyka (Aerospace Engineering)
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
07-02-2019
Issue date (year)
2019
Pages
77
Internal identifier
MEL; PD-5024
Reviewers
Piotr Marek (FPAE/IAAM) Piotr Marek,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE) Tomasz Zagrajek (FPAE/IAAM) Tomasz Zagrajek,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Keywords in Polish
mechanika pękania, MES, wytrzymałość materiałów
Keywords in English
fracture mechanics, FEM, strength of materials
Abstract in Polish
Tematem pracy jest omówienie zagadnień związanych z mechaniką pękania oraz przedstawienie możliwości skutecznego wyznaczania parametrów opisujących stan pęknięcia przy wykorzystaniu programów komputerowych. Na początku pracy zostały przedstawione podstawy teoretyczne mechaniki pękania, zarys historyczny opisujący rozwój badań prowadzonych nad tym zjawiskiem oraz zadania mechaniki pękania. Wskazano również praktyczne aspekty stosowania mechaniki pękania i jej przydatność. Przedstawiono pojęcia związane z zagadnieniami, które występują w dalszej części pracy. Omówiono podstawowe kryteria mechaniki pękania takie jak kryterium Irwina czy całka Rice’a, które stanowią miarę bezpieczeństwa konstrukcji. W dalszej części pracy przedstawiono podstawy teoretyczne metody elementów skończonych, którą użyto podczas analizy numerycznej w programie ANSYS. W części praktycznej przeprowadzone zostały obliczenia numeryczne przy wykorzystaniu oprogramowania ANSYS Mechanical APDL i ANSYS Workbench. Na początku zamodelowano zagadnienie dotyczące rozciągania próbek w dwóch przypadkach: dwuwymiarowym i trójwymiarowym. Uzyskane w sposób numeryczny wyniki porównano z rozwiązaniami analitycznymi. W dalszym kroku pokazano zgodność wyników otrzymanych w ANSYS APDL i Workbench na przykładzie rozciągania próbki ze szczeliną pół-eliptyczną. Następnie dokonano analizy pękania w łopatce sprężarki, w wyniku którego doszło do zniszczenia silnika SO-3. Policzone zostały współczynniki intensywności naprężeń. Wykonano prezentację wyników oraz analizę wytrzymałościową pod kątem bezpieczeństwa konstrukcji.
File
  • File: 1
    276332_Kamil_Niedzwiedz_Praca_inżynierska.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 31363

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTfa2ca96accba4990a0843d97673f18ad/
URN
urn:pw-repo:WUTfa2ca96accba4990a0843d97673f18ad

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page