Progettazione del case di un turbocompressore soggetto all'impatto della paletta

This work I will present you focuses on the study of the impact between the case and the pallet caused by the breakage of a turbosupercharger. In particular I will describe the elements which compose the various parties, as the outer case and the shovel; first I will introduce the constituent materials of the case and the pallet, then I will analyze the models for the numerical simulations. As for the outer case it will be modeled through a multilayer target specimen consists of a first layer in ceramic material of boron carbide, and a second layer composed of Al 6061 T6. Otherwise regarding the pallets, used for example in aeronautical modern egines, the most common material that is used is inconel 718. The constitutive laws followed in modeling the final elements are the Johnson-Cook laws for the impactor and the second alluminium layer while for the models of erosion are used the Cockroft-Latham laws; in particular the model of Johnson-Cook is used to describe how ductile materials behave. The first ceramic layer is modeled following the Johnson-Holmquist-Beissel law which is associated to the erosion criteria based on the real plastic deformation; the obtained model is able to simulate the behavior of ceramic material. The targets will be presented as flat targets without any bendings and, according to the obtained results, I will focus on the optimal thicknesses of the various elements to obtain a case that will be both as light as possible and, at the same time, resistant to a possible breakage.

Il presente lavoro si focalizza sullo studio dell’impatto tra involucro e paletta causato dalla rottura di un turbocompressore. In particolare verranno studiati gli elementi che compongono le varie parti quali l’involucro esterno e la paletta, in primo luogo verranno introdotti i materiali costruttivi dell’involucro e della paletta per poi passarne ai modelli per le simulazioni numeriche. Per quanto riguarda il case esterno verrà modellato attraverso un provino multistrato composto da un primo strato in materiale ceramico in particolare carburo di boro, mentre il secondo strato verrà composto da Al 6061 T6. Per la palettatura invece, come nei moderni motori aeronautici, il materiale più utilizzato è l’inconel 718. Le leggi costitutitive con cui vengono modellati gli elementi finiti sono Johnson-Cook per l’impattatore e il secondo strato di alluminio mentre i modelli di erosione sono utilizzati sono di Cockroft-Latham per l’impattatore mentre per l’allumino si ha la curva di fracture locus, in particolare il modello di Johnson-Cook viene utilizzato per descrivere il comportamento di materiali duttili. Mentre il ceramico viene modellato attraverso Johnson-Holmquist-Beissel associato al criterio di erosione basato sulla deformazione plastica effettiva, il modello quindi permette di simulare il comportamento dei materiali ceramici. verranno introdotti i provini come piani e privi di curvatura al fine di simulare l’impatto come piano e in base ai risultati si studieranno gli spessori ottimali dei vari elementi in gioco per avere un case più leggero possibile ma allo stesso tempo resistente ad una eventuale rottura.