CMC 냉각 토토배팅사이트 추천 수명 평가 방법의 개발

냉각 토토 배팅 사이트있는 세라믹 매트릭스 복합재 (CMC)에 대한 생명 예측 모델 개발 | 기술 정보 | 기술 | IHI Corporation

SATO HAYAO, HARUYAMA DAICHI, KITAMURA YOSHIYUKI, NAKAMURA HIROSHI, HONDA TATSUTO

PDF 다운로드

Sato Hayao, 엔진 기술 부서, 기술 개발 센터, 항공, 공간 및 방어 비즈니스 영역
Haruyama Daichi, 기술 개발 본부, 수학 엔지니어링 그룹, 기술 인프라 센터
Kitamura Yoshiyuki, 엔진 기술 부서, 기술 개발 센터, 항공, 공간 및 방어 비즈니스 영역 그룹
Nakamura Hiroshi, 기술 관리 부서, 기술 개발 센터, 항공, 공간 및 방어 비즈니스 영역 그룹 이사
Tatsujin Honda, 항공 우주, 우주 및 방어 비즈니스 영역 기술 개발 센터 엔진 기술 부서 이사

CMC (Ceramic Matrix Composites)는 Ni 기반 합금보다 더 높은 내열성 및 특정 탄성 계수를 가지며, 항공기 터빈 엔진 부품 등을 포함하도록 확장 될 것으로 예상됩니다. 항공기 터빈 엔진 부품 등을 포함시킬 것으로 예상됩니다. 재료의 내열 온도를 초과하는 고온 가스에 노출 된 부분에서는 몇 가지 연구에 대한 마이크로 홀을 사용하는 것이 일반적입니다. CMC의 피로 수명에 미세 토토배팅사이트 추천의 영향. 이 연구에서,이 효과를 조사하기 위해, 우리는 다양한 냉각 토토배팅사이트 추천 플랫 플레이트 시편을 사용하여 냉각 토토배팅사이트 추천의 모양과 피로 강도 사이의 관계를 조사했습니다. 결과적으로 단일 및 다중 토토배팅사이트 추천에 대해 상이한 골절 모드 및 균열 성장 패턴이 관찰되었다. 이러한 다른 골절 모드로 시편의 피로 강도를 설명하기 위해, 평생 평가 모델을 조사하고 강도 매개 변수에 대한 아이디어가 도입되었습니다. 강도 파라미터는 CMC의 단위 영역 (단위 셀 크기)에 대한 유한 요소 분석 (FEA)에 의해 예측 된 응력 분포를 평균화하여 계산되었고 피로 수명을 평가 하였다. 이 평가 방법을 사용하여 피로 수명을 평가 한 결과, 다양한 유형의 냉각 토토배팅사이트 추천 모양의 테스트 시편의 피로 수명 예측은 토토배팅사이트 추천이없는 매끄러운 표본에 대해 얻은 S-N 다이어그램으로부터 예측 될 수 있음을 확인했습니다.

CMC (Ceramic Matrix Compositions)는 Ni 기반 합금보다 더 높은 내열성 및 특정 계수를 가지므로 터빈 부품과 같은 항공기 엔진 부품에 더 많이 적용하기를 원합니다. 엔진 부품이 열 증거 온도에 걸쳐 조건에 노출되면 표면을 식히기 위해 일반적으로 여러 개의 토토배팅사이트 추천이 뚫린다. 그러나 CMC 피로 수명에 대한 작은 토토배팅사이트 추천 효과에 대한 연구 결과는 거의 없습니다. 이 연구는이 현상에 중점을 두었습니다. 피로 테스트는 단일 토토배팅사이트 추천과 다중 토토배팅사이트 추천으로 제조 된 평평한 판을 사용하여 수행되었습니다. 시험의 결과로, 단일 홀드 및 다중 홀드 유형 사이에서 상이한 골절 및 균열 전파 모드가 관찰되었다. 생명 예측 모델은 생명 타락을 설명하기 위해 고려되었습니다. 강도 파라미터는 CMC 단위 셀의 영역에서 유한 요소 분석 (FEA)에 의해 예측 된 응력 필드를 평균화함으로써 계산되었다. 이 연구에서 개발 된 수명 예측 모델을 사용함으로써 토토배팅사이트 추천이없는 모든 유형의 시편의 피로 수명은 토토배팅사이트 추천이없는 부드러운 모양의 시편에서 얻은 S-N 곡선을 기반으로 예측할 수 있습니다.

1. 소개

IATA (International Air Transport Association)는 2050 년까지 민간 항공기에서 순 제로 탄소 배출의 목표를 설정했습니다⁽¹⁾. 이를 달성하기 위해서는 엔진 성능을 향상시키기위한 터빈 흡입구 온도 (TIT)를 증가시키기위한 노력이 이루어지고 있지만이를 달성하려면 내열성이 높은 재료가 필요합니다.그림 1내열 온도 및 특정 강도와 관련된 재료 성능을 보여줍니다. CMC는 Ni 기반 합금보다 더 나은 내열성을 가지며 터빈 부품과 같은 항공기 엔진에 적용될 때 성능을 향상시키고 체중을 줄일 것으로 예상됩니다.

JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency)는 2018 년에 환경 적으로 호환 가능한 핵심 엔진 기술 연구 프로젝트 (EN-Core)를 시작하여 NOX 및 CO2를 줄이는 경쟁 기술을 획득하기위한 것을 목표로⁽²⁾. 이 프로젝트에서 JAXA와 IHI는 차세대 엔진 터빈의 개념을 제안하고 설계 기술을 개발하고 설계를 검증하고 있습니다. 제안 된 차세대 터빈 블레이드 개념그림 2에 표시됩니다. 이전의 연구는 CMC를 고온 부품에 사용한다고 가정하는 냉각 시스템을 적극적으로 조사하고 있습니다.⁽³⁾. 반면에, 복합 재료와 냉각을위한 기계적 특성에 열린 마이크로 기초 사이의 관계에 대한 연구 사례는 거의 없었다. 이 연구에서 우리는 냉각 토토배팅사이트 추천과 피로 수명의 사양 (크기, 모양, 피치) 사이의 관계에 중점을두고 간단한 평판에 마이크로 토토배팅사이트 추천이있는 냉각 토토배팅사이트 추천 평판 표본을 제조하고 피로 테스트를 수행했습니다.

2. 시험

2.1 재료

테스트 시편이 절단 된 CMC 플레이트는 SIC (실리콘 카바이드)로 만든 연속 섬유 직물로 만들어지며 3 차원 직조라고하는 구조가 있습니다. 섬유는 화학 증기 침윤 (CVI)에 의해 밀리미터 지구 섬유 다발로 번들로 연결되며, 섬유 다발은 용융 침윤 (MI)을 사용하여 희토류 재료를 사용하여 굳어짐에 의해 형성된다. 성형 된 CMC 플레이트를 가공하여 시편을 제조 하였다.

2.2 테스트 시편 모양

특정 테스트 시편 치수그림 3에 표시됩니다. 천공 시편의 토토배팅사이트 추천은 레이저 처리에 의해 형성되었다. 토토배팅사이트 추천의 모양의 개략도와 토토배팅사이트 추천과 섬유 다발 사이의 위치 관계그림 4에 표시됩니다. 토토배팅사이트 추천의 경사 각도는 테스트 조각 하중 방향에 수직 인 단면에서 테스트 조각의 폭에 대한 토토배팅사이트 추천의 각도를 나타냅니다. 평평한 판의 토토배팅사이트 추천과 CMC를 구성하는 섬유 다발 사이의 위치 관계는 기계적 특성 측면에서 중요하다고 생각 되므로이 연구에서는 토토배팅사이트 추천이 섬유 다발의 중앙에 배치되었습니다. 또한, 토토배팅사이트 추천의 응력 농도로 인한 강도 감소를 확인하기 위해, 비 다공성 시험 시편을 비교로 제조 하였다. 비 다공성 테스트 조각의 모양은 ASTM1275⁽⁵⁾에 따라 만들어졌습니다.

2.3 테스트 조건

이 연구에서, 시편의 변형의 양을 조사하기 위해, 스트레스 조사 테스트는 실온에서 수행되었다. 테스트 조건표 1, 장치 측정그림 5에 표시됩니다.

스트레스 조사 테스트는 시편의 하중 값, 변형 및 변형의 양 사이의 관계를 조사하기위한 것입니다. 따라서, 실온에서 시편에 작은 하중이 적용되었고, 시편의 게이지 사이의 변형 및 변형의 양은 신장계 및 스트레인 게이지를 사용하여 측정되었다.

피로 테스트는 고온에서 천공 된 시험 시편의 피로 수명을 얻기위한 것입니다. 시험은 1200 ℃의 대기에서 수행되었다. 표적 응력 비율은 0.1로 설정되었고, 테스트 하중은 부하 제어에 의해 제어되었다.

3. 기대 수명 예측 방법

3.1 응력 예측 모델

토토배팅사이트 추천 주변의 응력 분포는 FEA를 사용하여 예측되었습니다 (유한 요소 분석). CMC가 거시적 직교성 물질이라고 가정하면, 재료 모델의 입력 값은 별도의 재료 기본 테스트에서 얻은 값에 적용되었습니다.

분석 모델의 모양은 디퓨저 토토배팅사이트 추천 시편을 제외하고 도면에 표시된 공칭 치수에 따릅니다. 디퓨저 토토배팅사이트 추천의 모양은 생성 된 실제 토토배팅사이트 추천의 측정 된 값에 따라 다르므로 실제 크기는 유한 요소 모델에서 재현되었습니다.

3.2 수명 예측 모델

천공 시편의 기대 수명을 예측하는 정확도를 확인하기 위해 비 지식 시편과의 강도 비교가 수행되었습니다. 이 둘 사이의 관계는 LOG (σ) -LOG (NF) 회귀선을 플로팅하여 비교하고 천공 된 테스트의 테스트 부하에 대한 평가 응력 -자산주기 관계를 비교했습니다.

천공 시편의 수명을 평가하는 데 사용되는 평가 응력은 유한 요소 모델에 대한 특정 단면의 특정 범위 내에서 분석에 의해 얻은 응력 값을 평균화함으로써 계산되었습니다.그림 6수직 토토배팅사이트 추천 테스트 조각을 사용하여 평가 섹션과 평균 영역 사이의 관계를 예로 들어 보여줍니다. 단면은 하중 방향에 수직입니다. 평균화 영역의 크기는 CMC의 단위 셀 크기에 해당합니다.

4. 시험 결과

4.1 스트레스 조사 테스트

스트레인 게이지로 얻은 응력 기록 및 FEA를 사용한 예측 값그림 7에 표시됩니다. 홀에서 멀리 떨어진 스트레인 게이지의 측정 된 값은 예측 된 값과 잘 일치했습니다. 균주 이력은 Extensometers 및 FEA를 사용하여 예측 된 값을 사용하여 측정했습니다.그림 8에 표시됩니다. 토토배팅사이트 추천에 접근하는 여신 계를 사용한 변형 측정은 단일 토토배팅사이트 추천 유형에 대한 예측 값과 잘 일치했습니다. 반면, 멀티 홀 유형의 경우 예측 값은 1,000 n 이하의 예측 값과 일치하지만 상기 하중은 그보다 더 높았습니다. 이것은 연속적인 토토배팅사이트 추천에서 손상이 발생할 가능성에 의해 야기 될 수 있습니다.

4.2 피로 테스트

그림 9피로 테스트 전후의 토토배팅사이트 추천 주변의 이미지를 보여줍니다. 토토배팅사이트 추천의 중앙에서 두 시편이 모두 부러 졌다는 것이 확인되었다.

신장계를 사용하여 측정 된 변형의 사이클 이력그림 10에 표시됩니다.그림 10에서, 주기적 하중 하의 최대/최소 변형을 그렸다. 단일 토토배팅사이트 추천 시편의 변형이 시간이 지남에 따라 단조롭고 지속적으로 증가했으며, 파손에 따라 불연속적으로 변형이 증가한 것으로 확인되었다. 한편, 다중 토토배팅사이트 추천 시편의 변형이 시간이 지남에 따라 계단과 같은 방식으로 증가한 것으로 확인되었다. 또한, 변형과 하중의 사이클 이력을 비교할 때, 변형이 상승한 후 하중이 감소 함을 확인했습니다. 이 정보에 근거하여, 멀티 홀 시편에서 변형이 계단 모양으로 상승 할 때 시편 내부에서 손상이 진행되었다고 가정합니다. 따라서, 여기서, 홀에 대한 초기 손상의 정의는 초기 불연속 변형률의 타이밍이며, 최종 휴식은 하중 감소의 타이밍이다. 이 논문에서, 피로 수명은 초기 손상시주기 수를 사용하여 평가되었다.

5. 고려 사항

그림 111200 ° C 환경 하에서 비 다공성 테스트 시편의 S-N 다이어그램에 표시된 것처럼 피로 테스트에서 얻은 천공 된 시험 시편의 평가 결과를 보여줍니다.그림 11- (a)의 수직 축 | 시편의 최소 단면에 적용되는 평균 단면 응력을 사용한 결과입니다. 또한,그림 11- (b)의 수직 축 | 이다3. 섹션 2에 표시된 방법을 사용하여 계산 된 평균 응력을 사용하여 표현 된 결과입니다.

그림 11- (a)를 사용하는 경우, 천공 시편의 강도는 비 다공성 시편의 회귀선에 비해 낮습니다. 반면에,그림 11- (b)이 연구의 범위에서, 토토배팅사이트 추천의 모양과 배열이 변경 되더라도, 천공 시편의 피로 수명은 비 지식 표본의 시험 결과에서 예측 될 수 있음을 확인했다.

스트레스 조사 테스트에서 토토배팅사이트 추천 주변의 변형 분포 검증은 미래의 문제입니다. 고해상도 이미지를 사용하여 왜곡 분석을 진행하는 것이 효과적인 것으로 생각됩니다.

6. 결론

이 연구에서 우리는 냉각 토토배팅사이트 추천을 염두에두고 천공 된 평면 판 표본을 설계하고 토토배팅사이트 추천 사양과 피로 수명 사이의 관계를 조사했습니다. 피로 수명은 변형 이력의 초기 변형 불연속성의시기에 해당하는 사이클 수로 정의되었습니다. FEA로부터 단위 셀 크기에 의해 평균화 된 응력을 사용함으로써, 4 가지 유형의 천공 된 시편에 대해 비 다공성 물질의 S-N 다이어그램에서 피로 수명을 예측할 수 있음이 확인되었다.

반면에, 다수의 천공 된 시편의 피로 수명이 FEA의 단위 셀 크기에 의해 평균화 된 응력을 사용하여 정확하게 예측할 수있는 이유는 확실하지 않다. 미래의 손상 메커니즘을 이해해야하며 예측 된 파열 사이클 동안 천공 시편의 토토배팅사이트 추천 주위의 손상을 관찰하고 각 시편의 손상 측면을 식별하는 것이 효과적입니다. 토토배팅사이트 추천 주위의 작은 손상을 감지하기 위해 해상도가 높은 장비를 사용한 관찰은 효과적인 것으로 간주됩니다.

분석 모델에서 변형과 응력을 예측하는 정확도를 향상시키기위한 수단으로, CMC의 강성 감소를 표현할 수있는 균질 한 몸체로서 손상 모델을 도입 할 수 있습니다. 반면에, 섬유 다발과 매트릭스가 연결된 미세 구조와 CMC의 실제 기공 사이의 위치 관계에 따라 균질 한 신체 모델에 의해 예측 된 응력을 사용하여 강도 평가 결과가 실제로 현실보다 오해 될 가능성이 높아질 위험이 있습니다. 현재 위험 측면에 대한 예측이 없으므로 위에서 언급 한 바와 같이 위험과 평가의 번거 로움을 고려해야 할 필요성에 대해 논의하고 싶습니다.

- 사과 -

이 백서의 결과는 En-Core 프로젝트를 통해 얻은 결과입니다. 우리는 JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency)와 관련된 모든 사람들에게 깊은 감사를 표하고 싶습니다.

　　　　　　　　　　　　　　 　　 　　 　　 　　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　

Volume 63, Issue 2 특별 기능 : 사회 문제에 대한 솔루션을 지원하는 기본 기술의 진화