بررسی تحلیلی و المان محدود تاثیر تریپ بر تنش و کرنش حرارتی و رشد ترک در پوشش های سد حرارتی

تمایل به افزایش دمای محصولات احتراق توربین در نیروگاه ها به جهت بهبود بازده و کاهش هزینه سوخت، سبب استفاده از پوشش های سد حرارتی بعنوان محافظ قطعات داغ موتور های توربینی گردیده است. سیستم پوشش شامل پوشش فوقانی سرامیکی، لایه میانی اکسیدی که به صورت حرارتی رشد یافته و یک پوشش پیوندی فلزی است. در این مقاله آسیب ناشی از شوک حرارتی در پوشش هنگام توقف ناگهانی توربین (تریپ) با روش های عددی و اجزای محدود در شرایط تنش صفحه ای، بررسی شده است. هندسه به کار برده شده به صورت یک دیسک نازک و در شرایط تقارن محوری است. نتایج نشان می دهد که افت پر شتاب دما موجب افزایش ناگهانی در اندازه کرنش و تنش حرارتی در لایه فوقانی سرامیکی پوشش می گردد که منجر به ایجاد رفتاری مشابه در ضریب شدت تنش ترک سطحی پوشش شده و آن را به مقدار بحرانی نزدیک می کند. این شرایط در مقایسه با ابتدای چرخه و در بازه دما ثابت، تاثیر شایانی در افزایش نرخ رشد و طول ترک ایجاد می کند. علاوه بر این، بررسی های تحلیلی و اجزای محدود صورت گرفته به خوبی یکدیگر را تایید کرده و نتایج حاصل از بررسی رفتار ترک نیز با مطالعات دیگر پژوهشگران سازگار است.