Design and Strength Analysis of Curved-Root Concept for Compressor Rotor Blade in Gas Turbine

Open access

Abstract

The motivation of the article is fatigue and fretting issue of the compressor rotor blades and disks. These phenomena can be caused by high contact pressures leading to fretting occurring on contact faces in the lock (blade-disk connection, attachment of the blade to the disk). Additionally, geometrical notches and high cyclic loading can initiate cracks and lead to engine failures. The paper presents finite element static and modal analyses of the axial compressor 3rd rotor stage (disk and blades) of the K-15 turbine engine. The analyses were performed for the original trapezoidal/dovetail lock geometry and its two modifications (new lock concepts) to optimize the stress state of the disk-blade assembly. The cyclic symmetry formulation was used to reduce modelling and computational effort.

[1] Stefan Szczeciński, Włodzimierz Balicki i inni, Lotnicze Zespoły Napędowe, Część 1, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa, 2009

[4] J. Godzimirski, Współczesne i przyszłe materiały konstrukcyjne w lotniczych silnikach turbinowych, Prace Instytutu Lotnictwa, 199, s.95-101, Warszawa 2009,

[7] S. Kłysz, Badania stali N18K9M5TPr (maraging) i stopu tytanu WT3-1 w warunkach wysokocyklowego zmęczenia, Kielce 1999

[8] F. Wittel, Mechanics of Building Materials, ETH, Zurich

[9] HyperWorks, Theory Manual, Altair, 2015

[10] Ls-Dyna, Theory Manual, Livermore Software Technology Corporation, May 2007.

[11] J. Jachimowicz, Analiza zespołu sprężarki silnika K-15, Opracowanie wewnętrzne Instytutu Lotnictwa, Warszawa, 1996

[12] W. Wdowiński, Modelowanie i analiza wytrzymałości łopatki III stopnia sprężarki silnika K-15, Praca Dyplomowa, WAT, Warszawa 2016

[13] Loveleen Kumar Bhagi, Pardeep Gupta, Vikas Rastogi, A Brief Review on Failure of Turbine Blades, Proceedings STME-2013 Smart Technologies for Mechanical Engineering, Delhi 25-26 Oct 2013

[14] J. Lipka, Wytrzymałość maszyn wirnikowych, Warszawa, WNT, 1967

[15]. I. Nowotarski, Obliczenia statyczne i dynamiczne turbinowych silnikówlotniczych metodą elementów skończonych, Warszawa, Instytut Lotnictwa, 2001

Fatigue of Aircraft Structures

The Journal of Institute of Aviation

Journal Information

SCImago Journal Rank (SJR) 2017: 0.102

Metrics

All Time Past Year Past 30 Days
Abstract Views 0 0 0
Full Text Views 128 128 15
PDF Downloads 102 102 7