Analiza zamora krajnje polne ploče sinkronog hidrogeneratora

professional thesis

• Author: Filip Bonačić
• Mentor: Zdenko Tonković (mentor)
• Committee member: Dragan Pustaić (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Zdenko Tonković (član povjerenstva)
• Committee member: Mladen Franz (član povjerenstva)
• Committee member: Janoš Kodvanj (član povjerenstva)
• Committee member: Mladen Meštrović (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture; Zagreb
• Defense date and country: 2014-07-02, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Mechanical Engineering

Abstract

U radu je prikazana kvazistatička analiza čvrstoće krajnje polne ploče za slučaj pobjega generatora. Kao
sastavni dio rotora krajnja polna ploča opterećena je vlastitom centrifugalnom silom te centrifugalnom silom
namota. Ove sile poprimaju najveći iznos u slučaju pobjega generatora, što je maksimalna brzina vrtnje koja
se javlja u radu, a nastaje tijekom naglog rasterećenja stroja. Koncentracije naprezanja krajnje polne ploče na
mjestima geometrijskih diskontinuiteta su detaljnije analizirane metodom podmodeliranja u programskom
paktu Abaqus koji se temelji na metodi konačnih elemenata. Rezultati numeričkog i analitičkog proračuna
učvršćenja krajnje polne ploče su međusobno uspoređeni. Na temelju rezultata kvazistatičkih proračuna
provedena je analiza zamora pomoću − metode u programskom paketu FE-Safe. Na mjestima najvećih
vlačnih naprezanja pretpostavljene su hipotetske pukotine različitih dimenzija te je metodama mehanike
loma procijenjena preostala čvrstoća krajnje polne ploče. U tvornici Končar Generatori i motori d.d.
primjenjuje se dobavni uvijet koji ne tolerira postojanje makropukotina u materijalu. U radu je provjerena
opravdanost ovog uvjeta. Za navedene proračune upotrebljeni su eksperimentalno određeni parametri čelika
za poboljšavanje 34CrMo4 od kojeg se izrađuju krajnje polne ploče. Svi eksperimenti su provedeni u
Laboratoriju za eksperimentalnu mehaniku Fakulteta strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Zagrebu.

Abstract (english)

This paper presents a quasistatic stress analysis of a hydrogenerator rotor end pole plate for the runaway load
case. As a part of rotor assembly, end pole plate is loaded with own centrifugal force and centrifugal force
from the winding. These forces reach their maximum at runaway speed, which is maximum rotating speed of
a generator that can occur during service. Stress concentrations at geometric discontinuities are analyzed in
detail using sub-modeling technique in Abaqus software suite based on finite element method. Numerical
and analytical stress analysis for generator pole fixation are mutually compared. Fatigue life calculation
based on − method have been carried out using results from quasistaic stress analysis. To determine
crack propagation resistance of end pole plate, crack with variable length is assumed at geometric
discontinuity locations with maximum principal stresses. Acceptance criteria for end pole plate material used
at Končar Generators and motors doesn't tolerate initial cracks in material. This criteria is verified. Stated
calculations use experimentally determined material properties. Used material is steel for quenching and
tempering 34CrMo4 in Q+T state, which is often used for end pole plate manufacturing. All experiments are
done in Laboratory of experimental mechanics at Faculty of Mechanical Engineering and Naval
Architecture, University of Zagreb.

• Keywords: niskociklički zamor; pukotina; rast pukotine; eksperiment; mehanika loma; koeficijent intenzivnosti naprezanja; metoda konačnih elemenata; krajnja polna ploča; hidrogenerator
• Keywords (english): low-cycle fatigue; crack; crack growth; experiment; fracture mechanics; stress intensity factor; finite element method; end pole plate; hydrogenerator
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:261534
• Study programme: Title: Mechanical Engineering and Naval Architecture - specialist; Study programme type: university; Study level: postgraduate specialist; Academic / professional title: sveučilišni/a specijalist/specijalistica strojarstva i brodogradnje (sveučilišni/a specijalist/specijalistica strojarstva i brodogradnje)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2021-05-27 08:44:56