Skip to main content
SUPERVISOR
Mehran Moradi,Hassan Khademi zadeh
مهران مرادی غریبوند (استاد راهنما) حسن خادمی زاده (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammadreza Nayeb Sadeghi
محمدرضا نایب صادقی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Simulation of the Forging Process of a Gas Turbine Blade of Nickel-Based Super Alloy
: Gas turbine blade requires high geometrical precision and mechanical properties including strength, creep, low-cycle fatigue crack initiation and crack propagation characteristics due to its difficult working conditions.In addition, conventional forging process could not gain special mechanical properties for turbine blade of nickel based super alloy; some special care should be taken.Forging process of gas turbine blade requires advanced tools for design and analysis of forging process due to the sensitivity of the properties of the material to process conditions and complexity of the shape product.In recent years, finite element method has been extensively employed to research blade forging process, providing helpful information of several process parameters, as material flow, stress, strain, strain rate, temperature histories during the deformation process and forging force.For nickel-based alloy 718 until now, Park et al. (2001) presented the two-step forging process with a technique for heat treatment and lubrication and controlled microstructures.Na et al. (2003) carried out 3D simulation of microstructures for nickel-based alloy 718 blades forging using 3DFE method.In this paper, the two-step forging process with the heat treatment during process is designed to manufacture nickel-based alloy 718 turbine blades.FE analysis of this thermomechanical processing of the gas turbine blade is carried out and the thermomechanical results of the simulation is discussed by using of microstructure analysis results of nickel-based alloy 718 forging process. On the bases ofFE results, the practical forging process is recommended.It is considered that the forging process is hot, the material under the forging process follows an elasto-viscoplastic path in stress-strain plane, and its properties are isotropic.The flow rule has been followed the Prandtle-Reuss’s rule and Von-mises yield criteria has been prevailed. 8-node 3-D element for blade modeling and 4-node 2-D element for die modeling has been used. Contact condition has been defined by using of penalty formulation. For plastic deformation on billet, trivia incremental displacement method has been used.All of the deformation stages from initial cylindrical billet to the final blade has been designed and simulated. Then the thermomechanical results of the simulation such as the material flow, load, strain, temperature has been obtained and discussed.At the end, as a validation of the simulation results, the load in the preforming process by using of the analytic method has been calculated and also the flow behavior of nickel-based alloy 718 was presented elsewhere [12] has been compared to as those in the simulation. Key Words: Gas turbine blade, Forging process, Nickel-based super alloy, Elastic-viscoplastic
در این پایان‌نامه، با استفاده از روش اجزاء محدود و توسط نرم‌افزار ABAQUS، فرآیند آهنگری پره توربین از جنس سوپر آلیاژ پایه نیکل مورد بررسی قرار می‌گیرد. فرآیند آهنگری به صورت داغ و رفتار ماده تحت فرآیند آهنگری الاستیک‌– ویسکو پلاستیک و به صورت ایزوتروپ و همگن در نظر گرفته می‌شود. قانون جریان در پلاستیسیته از قوانین پرانتل‌– ‌روس تبعیت نموده و معیار تسلیم فون میسس ملاک قرار گرفته است. از المان‌های سه بعدی هشت گرهی برای شبیه‌سازی پره و المان دو بعدی چهار گرهی برای شبیه‌سازی قالب‌ها و از فرمول‌بندی اصطکاکی جریمه (پنالتی) برای تعریف خاصیت تماسی مکانیکی و برای پلاستیک شدن جسم و انجام تغییر شکل از روش افزایش جزئی تغییر مکان سنبه، استفاده شده است. مراحل تغییر شکل از شمش استوانه‌ای اولیه تا پره نهائی طراحی و شبیه‌سازی شده است و نتایج ترمومکانیکی حاصل از شبیه‌سازی منجمله نمودار نیروی مورد نیاز جهت انجام فرآیند آهنگری، کرنش و دما آورده شده و روی آن‌ها بحث شده است. سپس برای تایید شبیه‌سازی، بار محاسبه شده در فرآیند پیش‌فرم با روابط تحلیلی و جریان ماده در فرآیند فشاری با نتایج آزمایشات تجربی مقایسه شده است. کلمات کلیدی: پره توربین گاز، فرآیند آهنگری، سوپرآلیاژ پایه نیکل، الاستیک- ویسکوپلاستیک

ارتقاء امنیت وب با وف بومی