fe-safe

Software de análisis de durabilidad para modelos de elementos finitos.

fe-safe/TURBOlife

¿Cómo reduce la durabilidad el servicio de temperatura elevada? ¿Cuál es la causa del fallo: la deformación, la fatiga o la interacción deformación-fatiga? fe-safe/TURBOlife tiene las respuestas.

fe-safe/TURBOlife es un conjunto potente, único y completo de software de análisis de fatiga por deformación. Los algoritmos de fatiga por deformación de fe-safe/TURBOlife se han aplicado correctamente a componentes de centrales nucleares, calderas, palas de turbinas de gas y componentes de turbinas de vapor. fe-safe/TURBOlife se utiliza cada vez más en el sector de la transmisión, donde la deformación y la interacción deformación-fatiga es frecuente en los componentes de tubos de escape y rodetes de turbocompresores.

fe-safe/TURBOlife:

  • Tiene en cuenta los mecanismos de daño complejos e interactivos inducidos por las condiciones de deformación y fatiga
  • Identifica si el daño se produce principalmente por fatiga, deformación o interacción deformación-fatiga
  • Permite cálculos de daños utilizando el agotamiento de ductilidad con la interacción deformación-fatiga o la partición del rango de deformación
De un vistazo

fe-safe/TURBOlife identifica si la fatiga o la deformación son los mecanismos de daño dominantes, permitiendo así un nuevo diseño para centrarse en los mecanismos de daño relevantes y reducir significativamente las pruebas de componentes previas al servicio.

fe-safe/TURBOlife funciona a partir del análisis de elementos finitos elásticos y de los datos de materiales de fácil acceso para construir bucles de histéresis de tensión-deformación complejos, incluida la relajación de la tensión debida a la deformación. De esta forma, se justifican por completo los historiales operativos específicos del componente y la orden del ciclo.

Las metodologías de fatiga por deformación de fe-safe/TURBOlife se basan en los conceptos de agotamiento de ductilidad y partición del rango de deformación que se han desarrollado en los últimos 25 años en Reino Unido y Estados Unidos. Estos métodos se utilizan ampliamente en los sectores de generación de energía nuclear y a partir de combustibles fósiles para nuevos diseños y para la supervisión continua de aplicaciones en calderas y turbinas de gas.

fe-safe/TURBOlife calcula:

  • Dónde se producirán las fisuras por fatiga
  • Cuándo se producirán las fisuras por fatiga
  • Cómo influirán los mecanismos de deformación en el ciclo de vida de la fatiga
  • Factores de seguridad en las tensiones de trabajo, para una optimización rápida
  • La resistencia de los componentes en entornos de altas temperaturas donde los mecanismos de daño por fatiga y de daño por deformación interactúan para reducir significativamente la vida útil del componente
  • Si el daño por fatiga se produce principalmente por fatiga, deformación o interacciones deformación-fatiga

fe-safe/TURBOlife es un módulo complementario para fe-safe, que permite a los usuarios incluir los efectos de los historiales de carga complejos, la fatiga de varios ejes y otras funciones avanzadas en fe-safe.

Capacidades
  • Calcula la resistencia de los componentes en entornos de altas temperaturas donde los mecanismos de daño por fatiga y de daño por deformación interactúan para reducir significativamente la vida útil del componente
  • Tiene en cuenta los efectos de temperatura necesarios, la identificación de los niveles de deformación y el daño por fatiga, así como la probabilidad de fisuras
  • Funciona a partir del análisis de elementos finitos elásticos y de los datos de materiales de fácil acceso para construir bucles de histéresis de tensión-deformación complejos, incluida la relajación de la tensión debida a la deformación. De esta forma, se representan por completo los historiales operativos específicos del componente y la orden del ciclo
  • Identifica si la fatiga o la deformación son los mecanismos de daño dominantes, permitiendo así un nuevo diseño para centrarse en los mecanismos de daño relevantes y reducir significativamente las pruebas de componentes previas al funcionamiento
  • Proporciona un resultado gráfico completo en cuanto al perfil de vida útil y los factores de seguridad de la tensión, lo que permite identificar con facilidad zonas críticas
  • Incluye ayuda en línea completa e información sobre la preparación de datos de los materiales
  • Incluye la importación directa y la manipulación de datos sencilla con software FEA
Ventajas
  • Permite predicciones precisas del ciclo de fatiga de los análisis complejos en función de la deformación por fluencia, del daño por fatiga por deformación y de los cambios de propiedades de los materiales a altas temperaturas
  • Permite cálculos de daños utilizando el agotamiento de ductilidad con la interacción deformación-fatiga o la partición del rango de deformación
  • Permite al usuario identificar fácilmente si la causa principal del fallo por fatiga es la fatiga, la deformación o la relación deformación-fatiga
  • Es fácil de aprender y de usar
  • Utiliza los datos de materiales de fácil acceso
  • Permite que los diseños se optimicen con rapidez, se acorten los tiempos de desarrollo, se reduzcan los costes de materiales y se compruebe el diseño final en el equipo, lo que ofrece la seguridad de que pasará las planificaciones de pruebas en el primer intento
  • Está respaldado por ingenieros con gran experiencia en fatiga y evaluación, así como por los grandes laboratorios de pruebas de materiales de AMEC Foster Wheeler
Aplicaciones
  • Palas de turbinas de gas
    • Diseño complejo que incluye canales de refrigeración internos para limitar las temperaturas de funcionamiento máximas
    • Reglas de diseño muy conservadoras que suelen utilizarse para evaluar las palas de las turbinas de gas que dan lugar al sobrediseño y al uso excesivo de materiales
    • El uso de ciclos operativos y de fe-safe/TURBOlife reales permite al usuario predecir una vida útil realista, permitiendo así la optimización del diseño y la ampliación de la vida útil considerables
  • Rueda compresora
    • Las ruedas compresoras de aleación de aluminio suelen fallar por el roce del revestimiento debido a la dilatación por deformación a temperaturas elevadas, o bien por las fisuras debidas a la acumulación del daño por fatiga por deformación cíclica
    • El último mecanismo de fallos se determinó por las pruebas destructivas en condiciones de deformación por carga variable
    • El análisis de la condición de prueba con fe-safe/TURBOlife determinó que la probabilidad de fallo por fatiga por deformación era muy baja y que la dilatación por deformación calculada se correlacionaba bien con las mediciones
    • Se confirmó la dilatación por deformación en lugar de ciclos de fatiga por deformación como causa del fallo mediante fe-safe/TURBOlife, lo que permitió que los diseñadores se centrasen en el método más efectivo para ampliar la vida útil de la rueda compresora