ГОСТ Р 59001-2020

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Двигатели газотурбинные

МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПРЕДЕЛОВ ВЫНОСЛИВОСТИ ДЕТАЛЕЙ

Gas turbine engines. Methods of calculating the endurance of details

ОКС  49.050

          03.100.01

Дата введения 2021-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием "Российский научно-технический центр информации по стандартизации, метрологии и оценке соответствия" (ФГУП "СТАНДАРТИНФОРМ") и Федеральным государственным унитарным предприятием "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И.Баранова" (ФГУП "ЦИАМ им.П.И.Баранова")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 323 "Авиационная техника"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 августа 2020 г. N 599-cт

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 7, 2021 год

Поправка внесена изготовителем базы данных

     1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методы расчетно-экспериментального определения средних значений пределов выносливости деталей газотурбинных двигателей (далее - ГТД) и их элементов с учетом влияния эксплуатационных, конструктивных и технологических факторов, таких как: повышенной температуры, асимметрии цикла, концентрации напряжений, базы испытания, абсолютных размеров поперечного сечения, частоты нагружения, состояния поверхности.

Настоящий стандарт не устанавливает методы расчета пределов выносливости паяных и сварных соединений и деталей.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 25.504 Расчеты и испытания на прочность. Методы расчета характеристик сопротивления усталости

ГОСТ 23207 Сопротивление усталости. Основные термины, определения и обозначения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального органа по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины и определения по ГОСТ 23207 и ГОСТ 25.504.

     4 Технические требования

4.1 Пределы выносливости деталей и их элементов определяют на базе:

- 2·10 циклов для сталей и никелевых сплавов, и

- 10 циклов для титановых, алюминиевых и прочих цветных металлов.

4.2 При расчетной оценке влияния эксплуатационных, конструктивных и технологических факторов используют зависимости и экспериментальные данные, соответствующие базе, приведенной в 5.1.

     5 Требования к определению пределов выносливости по результатам натурных испытаний

5.1 Испытания деталей газотурбинного двигателя (ГТД) и их элементов с целью определения пределов выносливости следует проводить в условиях, наиболее полно имитирующих реальные условия работы.

5.2 Влияние факторов, не воспроизведенных при испытаниях деталей, должно быть учтено по результатам испытаний образцов, изготовленных из материала детали.

Испытания таких образцов необходимо проводить с одновременным воспроизведением следующих факторов:

- асимметрии цикла и температуры;

- асимметрии цикла, температуры и концентрации напряжений;

- концентрации напряжений, температуры, шероховатости поверхности и упрочнения и т.д.

5.3 Пределы выносливости литых лопаток турбин при повышенных температурах необходимо определять по результатам натурных испытаний при заданной температуре.

5.4 Примеры определения предела выносливости деталей по результатам натурных испытаний, корректированных по данным испытаний образцов, приведены в приложении А.

     6 Требования к определению пределов выносливости по данным испытания образцов материала

6.1 Предел выносливости деталей при изгибе и кручении при симметричном цикле и нормальной температуре и вычисляют по следующим формулам:

;                                                                   (1)

,                                                                    (2)

где и - пределы выносливости материала детали, определенные при изгибе и кручении на стандартных гладких образцах при рабочей температуре детали;

и - коэффициенты влияния масштабного фактора при изгибе и кручении;

и - коэффициенты влияния качества поверхности при изгибе и кручении;

и - эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении.

6.2 Если размеры детали или заготовки допускают изготовление образцов, то необходимо определить и на этих образцах, прошедших полный цикл термической обработки детали. Если образцы изготавливают из заготовки другого вида, то термообработку производят по режиму, указанному в паспорте или сертификате на материал.

В этом случае пределы выносливости материала детали и по формулам (1) и (2) будут равны:

;                                                                   (3)

,                                                                    (4)

где и - пределы выносливости при изгибе и кручении, определенные экспериментально на образцах, изготовленных из заготовок другого типа;

- предел прочности материала детали по нижней границе технических условий (ТУ) на деталь;

- предел прочности заготовки для изготовления образцов.

Примечание - Здесь и далее значения механических свойств, параметров и коэффициентов являются средними, соответствующими вероятности разрушения P=0,5, за исключением тех случаев, когда даны интервалы указанных значений.

6.3 Для приближенной оценки пределов выносливости до получения экспериментальных значений и допускается определять пределы выносливости при изгибе по известным значениям и обобщенным данным отношения при температуре 20°С, где - предел прочности стандартного гладкого образца при температуре 20°С.

Определение значения отношения - в соответствии с приложением Б.

Пределы выносливости при растяжении-сжатии гладких образцов и при кручении в этом случае следует определять из соотношений:

;                                                             (5)

.                                                                 (6)

6.4 Пределы выносливости при повышенной температуре следует определять по зависимости:

,                                                           (7)

где - параметр материала;

- температура, °C.

,

где - температура отпуска для деталей ГТД из сталей и титановых сплавов или температура старения или отжига для деталей из жаропрочных сплавов на основе никеля, °C.

Определение и - в соответствии с рекомендуемым приложением Б.