پديد آورنده :
صالحي، محمدسجاد
عنوان :
شبيه سازي و تحليل اجزاء محدود لايه نشاني و بارگذاري حرارتي پوشش هاي سدّ حرارتي با ترك عمودي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مكانيك
صفحه شمار :
دوازده، ۷۷ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمّد سيلاني، صالح اكبرزاده
توصيفگر ها :
پوشش هاي سدّ حرارتي , ترك عمودي , روش اجزاء محدود , تنش پسماند
استاد داور :
محمود كدخدايي، محمد مشايخي
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/05/27
چكيده فارسي :
چكيده امروزه پيشرفت طراحي و فناوري ساخت توربينهاي صنعتي براي توليد قدرت در نيروگاهها و نيروي محركهي بسياري از سيستمها مانند موتورهاي هواپيما در گرو افزايش كارايي و بازده كاري اين توربينها ميباشد لزوم عملكرد در دماي كاري باال به منظور افزايش بهرهوري منجر به استفاده از پوششهايي محافظتي به نام پوششهاي سد حرارتي جهت محافظت از تجهيزات داخل توربين در برابر شرايط مخرب و بارگذاريهاي حرارتي نسبتا شديد شده است اما خود اين پوششها نيز تحت تأثير اين شرايط مخرب پس از مدتي از بين ميروند از اين رو در سالهاي گذشته در فناوريهاي ايجاد اين پوششها تركهايي عمودي به صورت خودخواسته در اين پوششها ايجاد ميكنند و با اين كار طول عمر پوششهاي سد حرارتي را افزايش داده و باعث ماندگاري بيشتر آنها ميشوند در پژوهش حاضر ابتدا بر اساس مشخصات ريزساختاري پوششهاي سد حرارتي مدلسازي فرآيند ساخت و ايجاد اين پوششها به كمك روش اجزا محدود انجام گرفت در اين مدلسازي فرآيند ساخت و ايجاد اين پوششها به منظور بررسي رفتار حرارتي و مكانيكي اين پوششها و به دست آوردن ميدان دمايي و تنش پسماند موجود در آنها در حين فرآيند ساخت و پس از پايان آن و خنكسازي تا دماي محيط شبيهسازي شده است نتايج به دست آمده نشان ميدهد كه تنش پسماند بيشينه پس از خنكسازي در سطح مشترك بين زيراليه و پوشش مياني قرار داشته و مقدار آن حدود 403 مگاپاسكال ميباشد پس از آن با اعمال بارگذاري حرارتي و شبيهسازي شرايط كاري واقعي توربين رفتار حرارتي و مكانيكي اين پوششها در شرايط كاري ارزيابي گرديده و توزيع ميدان دما و تنش موجود در سيستم محاسبه شدند در ادامه با اعتبارسنجي نتايج به دست آمده واطمينان از صحت مدل ارائه شده با اعمال تركهايي عمودي در مدل با استفاده از روش اجزا محدود توسعه يافته به شبيهسازي پوششهاي سد حرارتي با ترك عمودي پرداخته شد از مقايسهي نتايج حاصل از شبيهسازي پوششهاي تركدار با پوششهاي بدون ترك مشخص شد حضور ترك در پوششها منجر به آزاد شدن مقدار قابل توجهي از تنش پسماند شده و همچنين با حضور تركها تحمل پوششها در برابر شوكهاي حرارتي بيشتر ميشود كه اين امر موجب افزايش ماندگاري و طول عمر پوششها ميگردد كلمات كليدي پوششهاي سد حرارتي ترك عمودي روش اجزا محدود تنش پسماند
چكيده انگليسي :
77 Finite Element Simulation and Analysis of Deposition Process and Thermal Loading on Dense Vertically Cracked Thermal Barrier Coatings Mohammad Sajjad Salehi mohammad salehi@me iut ac ir Date of Submission 2018 06 23 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language PersianSupervisors Mohammad Silani silani@cc iut ac ir Saleh Akbarzadeh s akbarzadeh@cc iut ac irAbstract The advancement of the design and technology of manufacturing industrial turbines for powergeneration at power plants and the driving force of many systems such as aircraft engines dependson the increase in efficiency of these turbines The need for a high temperature operation to increaseefficiency has led to the use of protective coatings called Thermal Barrier Coatings TBCs to protectturbine equipment against destructive conditions and relatively high thermal loads However thecoatings themselves are also gradually affected by these destructive conditions Hence in the pastyears in the technology of fabricating TBCs vertical cracks are created in this coating therebyincreasing the lifespan of thermal barrier coatings and increasing their shelf life In the present study based on the microstructural characteristics of thermal barrier coatings first the modeling of thedeposition process and the fabrication of these coatings was done using the finite element method In this modeling the deposition process of TBCs for studying the thermal and mechanical behaviorof these coatings simulated Then the temperature field and the residual stresses obtained during andafter the deposition process and cooling to ambient temperature has been studied The results showthat the maximum residual stress after cooling is at the interface between the substrate and the bondcoat and is about 304 MPa Subsequently by applying thermal loading and simulating the actualworking conditions of the turbine the thermal and mechanical behavior of TBCs was evaluated inworking conditions and the distribution of the temperature and stress field in the system wascalculated Next the obtained results and the accuracy of the proposed model validated byexperimental reports Then vertical cracks applied in the model using the XFEM and simulation ofTBCs was performed Finally by comparison of the simulation results of the cracked coatings withnon crack coatings it was found that the presence of cracks in the coatings resulted in the release ofa significant amount of residual stress Also in the presence of cracks bearing of the coating anti shock shields increase which increases the durability and lifespan of the coatings Keywords Thermal barrier coatings Vertical crack Finite element method Residual stress
استاد راهنما :
محمّد سيلاني، صالح اكبرزاده
استاد داور :
محمود كدخدايي، محمد مشايخي
