Özet

Tezin Adı
: 11000 SHPlik bir Turboprop Motorun Ön Yataklama Yapısında
Yorulma ve Çatlak Büyüme Analizleri ve Validasyonu
Yazarı
: Ayşegül YAMANER
Danışman
: Prof. Dr. Bora YILDIRIM
Öz
: Gaz türbinleri üzerinde bulunan bütün parçalar için, sorumlu kurumlar
tarafından gereklilikler belirlenmiştir. Bütünlüğü sağlamak için motorun ana yük yolu üzerinde
bulunan ön yataklama parçasının, düşük çevrimli yorgunluk koşullarını sağlaması
istenmiştir. Parça üzerindeki gözle görülemeyecek kadar küçük hatalar, parçada
yıkıcı sonuçlar oluşturabilir. Bu çalışmada, sonlu elemanlar methodunun yardımı ile,
ilgili komponent üzerinde çatlak başlaması ve büyümesi incelenmiştir. Ömür analizleri
öncesinde statik yapısal analizler tamamlanmıştır. Çatlak katastrofik sona ulaşana
kadar gereken toplam çevrim sayısı hesaplanmıştır. İlgili büyüme hızını bulmak için,
sonlu elemanlar modeline bir çatlak eklenmiştir. Değişik çatlak uzunlukları için,
kırılma kriteri olarak kabul edilen J-integral ve gerilme şiddeti faktörleri bulunmuştur.
Komponent üzerindeki çatlak büyümesi, düşük çevrimli yorgunluk testi ile
doğrulanmıştır. Çalışma içerisinde, test düzeneği özellikleri ve test sonuçları da
verilmiştir. Sonuçta, ANSYS ve ANSYS Workbench versiyon 16.0 kullanılarak
gerçekleştirilen sonlu elemanlar çalışması ve test sonuçları karşılaştırılmıştır.
Anahtar Kelimeler: sonlu elemanlar methodu, çatlak büyümesi, ANSYS, J-integral,
gerilme şiddeti faktörü, çatlak büyümesi hızı, sabit genlikte çatlak büyümesi, çatlak
büyümesi, ön yataklama yapısı, düşük çevrimli yorgunluk
ABSTRACT
: All the components on a gas turbine should meet the requirements
defined by the responsible associations. The front bearing structure which is assigned to be on
the main load path of the engine has LCF requirement to assure the integrity. Any
invisible flaws or defects on the surface can cause cracks on the part. In this thesis,
subjected component is investigated in the means of crack initiation and crack growth
by the help of finite element method (FEM). Static structural FE analyses are
completed prior to life calculations. Life number of cycles required to reach the failing
limit is evaluated. A crack is introduced into FE model to find the crack growth rate. Jintegral
which
is
accepted
as
a
fracture
criteria
and
stress
intensity
factors
are
evaluated with respect to various defined crack lengths. Crack growth on the
component is validated via LCF test. Test rig setup specifications and test results are
also given. The finite element study delivered with a commercial software ANSYS /
ANSYS Workbench version 16.0 and test results are compared in the study.
Keywords: finite element method, crack propagation, ANSYS, J-integral, stress
intensity factors, crack growth rate, constant amplitude crack growth, crack modeling,
front bearing structure, LCF