Abschätzung der Lebensdauer von Turbinenschaufeln unter Berücksichtigung des Kriecheffekts

Gasturbinenmotoren werden wegen ihres hohen Wirkungsgrads an vielen Stellen zur Stromerzeugung eingesetzt, z. B. in Wärmekraftwerken, Flugzeugtriebwerken usw. Die Turbinenschaufel ist eine der wichtigsten Komponenten des Motors. Sie ist bei hohen Temperaturen und hohen Zentrifugalkräften sehr harten Arbeitsbedingungen ausgesetzt. Unter diesen Arbeitsbedingungen können die Schaufeln durch Ermüdung, Kriechen und Umwelteinflüsse versagen. Ermüdungsversagen kann thermische Ermüdung, mechanische Ermüdung oder thermomechanische Ermüdung (TMF) sein. Bei hohen Temperaturen und Belastungen ist Kriechen eine der Hauptursachen für das Versagen von Komponenten. Daher ist es notwendig, die Lebensdauer von Bauteilen vorherzusagen, um ein zufriedenstellendes Funktionieren zu gewährleisten und Schäden aufgrund von Ausfällen zu vermeiden. In dieser Studie wird eine Turbinenschaufel aus der Superlegierung INCONEL-718 auf Nickelbasis und mit variabler Amplitude für die thermische, mechanische und thermomechanische Analyse betrachtet. Die Finite-Elemente-Analyse (FEA) Software ABAQUS 6.11 wird zur Durchführung der Analyse verwendet. FE-Safe 6.0, eine Software zur Lebensdauerabschätzung, wurde verwendet, um die Ermüdungslebensdauer der Turbinenschaufel unter Verwendung der Morrow-Dehnungslebensdauer zu ermitteln. Die Kriechlebensdauer wurde auf der Grundlage der Larson Miller Parameter (LMP) berechnet.

Autorentext

Dr. Saurabh Kumar Gupta arbeitet als Assistenzprofessor in der Abteilung für Maschinenbau am Raj Kumar Goel Institute of Technology, Ghaziabad. Er hat am Motilal Nehru National Institute of Technology (MNNIT) in Allahabad, Indien, in Maschinenbau promoviert.