Comparison of forced response analysis on LPT blade performed using commercial tool and in-house developed tool

Today, the main challenge for the aerospace industry is to produce aircraft that are increasingly efficiency with a low environmental impact. To achieve this goal, it is necessary to realize lighter components and, focusing on turbomachinery blades, it means that these components are more and more exposed to vibration issues that could lead to a high cycle fatigue (HCF) phenomenon and the failure of the component itself. This thesis work is developed in collaboration with Avio Aero, and its purpose is to perform a forced response analysis at resonance conditions using two different tools and comparing these results with those obtained from the experimental test, conducted at Sangone, Avio Aero’s experimental center. The two tools used are a commercial one, ANSYS APDL, and an in-house tool written in MATLAB, called @Forced. The goal of making this comparison is to validate the reliability of the in-house tool. The case of study is the blade of the LPT bladed disk, Future. This is part of a project funded by the European Union, in which Avio Aero collaborated from 2008 to 2012. During the development of this thesis different commercial software were used, such as HyperMesh and the business compute cluster (which significantly reduces the time to run the analysis), in addition to those already mentioned like ANSYS APDL and MATLAB.

Al giorno d’oggi, la sfida principale per l’industria aeronautica è quella di produrre aerei che siano sempre più performanti ma tenendo conto dell’impatto ambientale. Per raggiungere questo obiettivo, è necessario realizzare componenti sempre più leggeri e, focalizzandoci sulle palette delle turbomacchine, questo si traduce nell’avere componenti sempre più esposti a problemi vibrazionali che potrebbero portare a fenomeni di fatica ad alto numero di cicli (HCF) e quindi alla rottura del componente stesso. Questo lavoro di tesi è stato sviluppato in collaborazione con Avio Aero, con l’obiettivo di eseguire delle analisi di risposta forzata in condizioni di risonanza, usando due diversi tool, e confrontare questi risultati ottenuti anche con quelli acquisiti dal test sperimentale, condotto presso il Sangone, centro sperimentale di Avio Aero. I due tool utilizzati sono un tool commerciale, ANSYS APDL, e un tool sviluppato all’interno dell’azienda stessa e scritto in MATLAB, chiamato @Forced. L’obiettivo del fare questo confronto è legato al fatto di voler validare l’affidabilità del tool aziendale. Il caso studiato è quello inerente a un disco palettato di una turbina di bassa pressione, Future, la quale è parte di un progetto finanziato dall’Unione Europea, nel quale Avio Aero ha collaborato dal 2008 al 2012. Durante lo svolgimento di questa tesi, sono stati utilizzati diversi software commerciali, come HyperMesh e il business compute cluster (un Centro Elaborazione Dati che permette di ridurre in modo significativo il tempo computazionale necessario per far girare le analisi), in aggiunta a quelli già menzionati come ANSYS APDL e MATLAB.