بخشی از مقاله
چکیده
ابعاد و وزن روتور و استاتور ژنراتور یک واحد برق آبی بسیار قابل توجه است. روتور نیروگاه از سه قسمت روتور هاب، روتور ریم و قطب ها تشکیل شده است که روتور ریم و قطب بر روی محیط خارجی روتور هاب متصل می شوند.. با توجه به حساسیت این قطعه در این پژوهش بعد از مدلسازی و منتقل نمودن آن به نرم افزار انسیس، در قسمتی که از لحاظ مقادیر تنش بیشترین حساسیت را دارد؛ ترک در ابعادی که بتواند در اثر تغییر بارگذاری از ضریب شدت تنش آستانه عبور کند مدل می شود. در مدلسازی اجزا محدود از المان های سه بعدی 20 گره ای و در نوک ترک از شکل تکین این المان استفاده گردیده است. در نهایت با رشد دادن ترک در نرم افزار عمر قطعه با استفاده از رابطه پاریس 70000 سیکل کاری محاسبه می گردد.
مقدمه
وجود ترک در قطعه ای از یک ماشین، خودرو یا سازه ممکن است آن را ضعیف کند، بدین ترتیب این قطعه بواسطه شکسته شدن به دو یا چند تکه تخریب می گردد. این امر می تواند در تنش های کمتر از تنش تسلیم رخ بدهد، جایی که معمولا واماندگی مورد انتظار نیست. زمانی که جلوگیری از ایجاد ترک مشکل باشد، یک روش خاص به نام مکانیک شکست می تواند در کمک به انتخاب مواد و طراحی قطعات استفاده شود تا تا احتمال شکست کمینه شود. مکانیک شکست علم بررسی پاسخ سازه ترک خورده، تحت بارهای وارده و خرابی سازه در نتیجه رشد و توسعه ترک اولیه است. این علم تنها به بررسی اثرات وجود ترک در سازه پرداخته و درباره نحوه ایجاد ترک اولیه بحثی نمی کند . مکانیک شکست الاستیک خطی، حالت خاصی از مکانیک شکست است که بر پایه نادیده گرفتن پلاستیسیته نوک ترک انجام می شود. اکثر تحلیل های انجام شده در مکانیک شکست، محدود به مود اول می باشد و در مودهای دیگر به خصوص مود سوم به دلیل مشکلات و پیچیدگی های موجود در مدل سازی های عددی و تحلیلی، کارهای اندکی صورت گرفته است. در یک واحد نیروگاه برق آبی ژنراتور از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. روتور ژنراتور نیروگاه از سه قسمت روتور هاب، روتور ریم و قطب ها تشکیل شده است که روتور ریم و قطب بر روی محیط خارجی روتور هاب متصل می شوند. از آنجایی که در صنعت نیروگاه برق آبی، وجود هرگونه از کار افتادگی پیشبینی نشده، ضررهای بسیاری را ایجاد میکند. بنابراین پیش بینی از کار افتادگی برای قطعات مختلف در این صنعت امری لازم و ضروری است. شکل زیر نمای روتور یک واحد نیروگاه برق آبی را نشان می دهد:
واماندگی در قطعه روتورهاب مشکلی پر هزینه در صنعت نیروگاههای برق آبی به شمار میآید . این مسئله در ایران نیز هزینههای هنگفتی را تحمیل نموده است. از آن جا که نیروگاههای برق آبی برخلاف نیروگاههای حرارتی علاوه بر تأمین برق مورد نیاز، وظیفه تنظیم فرکانس شبکه برق کشور را نیز بر عهده دارند و هرگونه اختلال در هرکدام از واحدها موجب خارج نمودن آنها از سرویس میباشد لذا اهمیت بررسی بیشتر بر روی قطعات نیروگاهی بسیار مشهود میباشد و در این پژوهش ترک در ابعادی که بتواند در اثر تغییر بارگذاری از ضریب شدت تنش آستانه عبور کند در ناحیه پرتنش روتورهاب مدل می شود و در نهایت با رشد دادن ترک در نرم افزار، عمر قطعه با استفاده از رابطه پاریس - - Paris P , 1963 محاسبه می گردد. مدلسازی و تحلیل تنش روتورهاب ترک دار مدلسازی روتورهاب به صورت سه بعدی و با استفاده از نرم افزار سالیدورک انجام شده است. با توجه به تقارن روتورهاب ژنراتور، به منظور کاهش حجم محاسبات و در عین حال افزایش دقت مدلسازی، از مدل یک هشتم استفاده میشود. مدل هندسی یک هشتم نیز در شکل - 1 - نشان داده شده است. برای ساخت مدل المان محدود، مدل هندسی ساخته شده در نرم افزار سالیدورک به نرم افزار انسیس 17 انتقال داده شد. عمده المان استفاده برای تشکیل مدل اجزاء محدود، المان سالید 185 میباشد. این المان دارای 8 گره بوده و هر گره نیز دارای 3 درجه آزادی میباشد. المان سالید 185 در حالت نرمال به صورت مکعبی بوده ولی قابلیت ظاهر شدن در شکلهای منشوری و 4 وجهی را نیز دارا میباشد. برای تحلیل کل سیستم نیز از شرط مرزی متناوب دایره ای استفاده شده است.
