В настоящее время для расчетов напряжений и деформаций в корпусах ГТД используются трехмерные модели напряженного состояния и метод конечных элементов. С помощью таких расчетов определяются местные напряжения в зонах концентрации и проводится оптимизация геометрии и размещения подкрепляющих элементов.

В качестве примера конечноэлементного расчета корпуса рассмотрим корпус камеры сгорания. На Рис. 10 показан сектор камеры сгорания, состоящей из наружного и внутреннего корпусов, соединенных между собой стойками. В месте расположения стоек на обоих корпусах имеется утолщение (ребро жесткости) для уменьшения местных напряжений в корпусах вблизи стоек. Вокруг всех отверстий выполнены подкрепляющие фланцы.

При определении напряжений в такой конструкции можно выделить и рассматривать только изображенный на рисунке сектор, представляющий циклически симметричную часть конструкции. Корпуса нагружены давлением внутри камеры сгорания, осевыми силами, действующими со стороны корпусов компрессора и турбины. На Рис. 11 показана конечно-элементная модель корпуса. В зонах концентрации напряжений для корректного решения задачи применена более густая сетка.

Рисунок 10 Расчетная схема корпусов камеры сгорания

Рисунок 11 Конечно-элементная модель корпуса камеры сгорания

Результаты расчета в виде распределения интенсивности напряжений в наружном корпусе камеры сгорания приведены на Рис. 12. Отметим, что номинальные напряжения в гладкой части корпуса (σi ≈ 35 кгс/мм2) близки к напряжениям, рассчитанным для цилиндрической оболочки по формуле (2): σu = 38,6 кгс/мм2. В зонах концентрации (отверстиях, выполненных в специально утолщенных зонах корпуса - фланцах) напряжения, определенные по результатам конечно-элементного расчета, примерно в три раза превышают номинальные напряжения в оболочке.

силовой корпус деталь оболочка