A Study of the Thermo-Mechanical Behavior of a Gas Turbine Blade in Composite Materials Reinforced with Mast

材料科学 复合材料 复合数 涡轮叶片 极限抗拉强度 陶瓷 冯·米塞斯屈服准则 合金 涡轮机 结构工程 有限元法 机械工程 工程类
作者
Khalid Faiza,Rabah Manaâ,Salah Saad,Hacene Ameddah
出处
期刊:Revue des composites et des matériaux avancés [International Information and Engineering Technology Association]
卷期号:31 (2): 101-108 被引量:4
标识
DOI:10.18280/rcma.310205
摘要

The turbine blades are subjected to high operating temperatures and high centrifugal tensile stress due to rotational speeds. The maximum temperature at the inlet of the turbine is currently limited by the resistance of the materials used for the blades. The present paper is focused on the thermo-mechanical behavior of the blade in composite materials with reinforced mast under two different types of loading. The material studied in this work is a composite material, the selected matrix is a technical ceramic which is alumina (aluminum oxide Al2O3) and the reinforcement is carried out by short fibers of high modulus carbon to optimize a percentage of 40% carbon and 60% of ceramics. The simulation was performed numerically by Ansys (Workbench 16.0) software. The comparative analysis was conducted to determine displacements, strains and Von Mises stress of composite material and then compared to other materials such as Titanium Alloy, Stainless Steel Alloy, and Aluminum 2024 Alloy. The results were compared in order to select the material with the best performance in terms of rigidity under thermo-mechanical stresses. While comparing these materials, it is found that composite material is better suited for high temperature applications. On evaluating the graphs drawn for, strains and displacements, the blade in composite materials reinforced with mast is considered as optimum.

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