Wpływ warunków pracy i technologii wykonywania na wytrzymałość zmęczeniową łopatek wirnika sprężarki osiowej

Prezentowana monografia habilitacyjna koncentruje się na kompleksowej analizie trwałości zmęczeniowej łopatek sprężarki osiowej, ze szczególnym uwzględnieniem wpływu warunków eksploatacyjnych, obróbki powierzchniowej oraz możliwości zastosowania technologii przyrostowych w ich produkcji. Prace obejmują zarówno badania eksperymentalne, jak i modelowanie analityczne oraz geometryczne, prowadzone w oparciu o aktualny stan wiedzy i obowiązujące normy.

W części materiałowej dokonano selekcji odpowiedniego materiału, przeprowadzono próby rozciągania z uwzględnieniem wpływu temperatury oraz opracowano modele zmęczeniowe uwzględniające warunki termiczne. Przeprowadzono również eksperymenty z zakresu trwałości zmęczeniowej oraz implementowano kod obliczeniowy do analiz nisko cyklowych.

Geometria łopatki została odtworzona na podstawie danych z systemu VISTA AFD, przekrojów rzeczywistego obiektu oraz skanowania 3D. Na tej podstawie wykonano obliczenia analityczne naprężeń normalnych oraz oceniono wpływ różnych typów obciążeń - sił bezwładności, obciążeń aerodynamicznych i termicznych - na stan naprężeń oraz rezonans konstrukcji.

W dalszej części pracy skupiono się na analizie trwałości zmęczeniowej w kontekście złożonych stanów obciążeń, porównując wyniki eksperymentalne z obliczeniami numerycznymi. Uwzględniono również wpływ obróbki powierzchniowej, w tym kulowania, na naprężenia szczątkowe i trwałość zmęczeniową.

Ostatni rozdział poświęcono ocenie możliwości zastosowania druku 3D w produkcji łopatek, ze szczególnym naciskiem na modelowanie ortotropowe materiałów oraz wpływ kierunku przyrostowego na rozkład naprężeń i deformację elementu.