تخمین عمر کارکرد شافت اصلی بالگرد

موضوع این پایان نامه تخمین عمر شافت روتور اصلی بالگرد است. از آنجایی که به دلایل عملی مانند محدودیت های بازرسی کاربرد روش تحمل آسیب برای شافت موردنظر غیر ممکن است، بر اساس مقررات باید از روش عمر ایمن برای تخمین عمر استفاده کرد. با توجه به اینکه که بارگذاری شافت مورد نظر غیر تناسبی است و جنس شافت مورد نظر دارای نرمی کمی است از یک معیار صفحه بحرانی که ترکیبی از دامنه تنش برشی و حداکثر تنش عمودی روی صفحه بحرانی را به عنوان پارامتر آسیب در نظر می گیرد استفاده شد.به منظور تخمین عمر، معیار صفحه بحرانی فیندلی استفاده شد. بارگذاری های وارد بر شافت مورد نظر، اثر قطعات مختلف چون صفحه دم، روتور دم و هاب بر بارگذاری این شافت بررسی شد. چون تغییرات گشتاور پیچشی و نیروی تراست در اثر دوران پره ها متفاوت است دو تحلیل جداگانه اجزا محدود برای هر یک از این دو بارگذاری انجام شد. به دلیل تقارن شافت مورد نظر، یک سی ام این شافت شامل یک دندانه هزارخار تحلیل شد. برای تخمین عمر با معیار صفحه بحرانی فیندلی یک کد به زبان apdl در نرم افزار انسیس نوشته شد. با توجه به رفتار خطی ماده، این کد با استفاده از اصل جمع آثار و نتایج دو تحلیل اجزا محدود بارگذاری های گشتاور پیچشی و نیروی تراست، تغییرات تانسور تنش در هر گره را در اثر دوران پره ها بدست می آورد. این کد ضریب بار 5/2 را برای در نظر گرفتن بدترین مانور بالگرد اعمال می کند. کد فوق دامنه تنش برشی را بر اساس روش کوچکترین دایره محیطی محاسبه می کند. این کد، صفحه بحرانی را بر اساس معیار فیندلی تعیین می کند و با مقایسه پارامتر آسیب با خصوصیات ماده، عمر را پیش بینی می کند. خروجی این کد کانتور عمر روی المان های مربوط به گره های انتخابی است. عمر روی گره هایی که حداکثر و حداقل مولفه های تانسور تنش روی آنها رخ می دهد محاسبه و از بین آنها محل بحرانی تعیین شد. محل بحرانی گرهی در ریشه دندانه هزارخار 1 است. عمر شافت در این گره برای بحرانی ترین مانور 4389542 معادل حدود 250 ساعت پرواز محاسبه شد. کانتور عمر روی المان های اطراف این گره(یک دندانه هزارخار) ترسیم شد. با تغییر بارهای اعمالی با ضریب 5/0 تا 5/1، تغییرات نتایج خستگی در محل بحرانی مشاهده و نمودار حساسیت خستگی ترسیم شد. نمودار حساسیت خستگی نشان داد که اگر تنش های اعمالی به نصف کاهش یابند عمر شافت بی نهایت خواهد شد و افزایش 50 درصدی تنش های اعمالی 66 درصد کاهش عمر را منجر می شود. استفاده از فولاد 4340 که دارای تنش تسلیم ksi 125 است 99 درصد کاهش عمر و استفاده از فولاد 4130، 55 درصد کاهش عمر را به همراه دارد.