fe-safe

Logiciel d'analyse à la durabilité pour les modèles d'éléments finis.

fe-safe/TURBOlife

Comment une température de service élevée peut-elle réduire la durabilité ? Quelle est la cause d'une rupture : le fluage, la fatigue ou une interaction fluage-fatigue ? fe-safe/TURBOlife détient les réponses à ces questions.

fe-safe/TURBOlife est une suite complète, puissante et unique de logiciels d'analyse de fatigue-fluage. Les algorithmes de fatigue-fluage de fe-safe/TURBOlife ont été appliqués avec succès aux composants de centrales nucléaires, chaudières de centrales thermiques, pales de turbines à gaz et turbines à vapeur. fe-safe/TURBOlife est de plus en plus utilisé dans l'industrie des systèmes de propulsion où les interactions de la fatigue et de fatigue-fluage sont largement répandues dans les composants d'échappement des automobiles et les impulseurs des turbo-compresseurs.

fe-safe/TURBOlife :

  • Prend en considération les mécanismes de dommages complexes et interdépendants induits par les conditions de fluage et de fatigue
  • Détermine si la cause des dommages provient essentiellement de la fatigue, du fluage ou des interactions fatigue-fluage
  • Permet de calculer les dommages au moyen de la rupture ductile et de l'interaction fatigue-fluage ou de la partition des déformations
Présentation

fe-safe/TURBOlife identifie si le mécanisme d'endommagement principal est la fatigue et/ou le fluage, et permet d'en tenir compte lors de la reconception afin de limiter sensiblement le test des composants avant la mise en service.

fe-safe/TURBOlife fonctionne avec l'analyse par éléments finis élastique et des données sur les matériaux largement accessibles pour créer des boucles d'hystérésis contraintes-déformations incluant la relaxation de tension due au fluage. Cette méthode permet de prendre en compte les historiques d'exploitation propres aux composants ainsi que l'ordre des cycles.

Les méthodologies de fatigue-fluage de fe-safe/TURBOlife reposent sur les concepts de rupture ductile et de partition des déformations qui ont été développés au cours des 25 dernières années au Royaume-Uni et aux États-Unis. Ces méthodes sont largement utilisées dans les industries de production d'énergie issue du nucléaire et des combustibles fossiles, dans le cadre des nouvelles conceptions et du contrôle continu des applications pour les chaudières de centrale thermique et les turbines à gaz.

fe-safe/TURBOlife calcule :

  • L'endroit où se produisent les cassures de fatigue
  • Le moment où se produisent les cassures de fatigue
  • La manière dont les mécanismes de fluage influencent la résistance à la fatigue
  • Les facteurs de sécurité sur les tensions de travail, en vue d'aboutir rapidement à l'optimisation
  • L'endurance des composants dans des environnements de température élevée où les mécanismes de dommages par fatigue et les mécanismes de dommages par fluage interagissent pour réduire de façon significative la durée de vie des composants
  • Les principales causes des dommages dus à la fatigue : fatigue, fluage ou interactions fatigue-fluage

fe-safe/TURBOlife est un module complémentaire de fe-safe qui permet aux utilisateurs d'inclure les effets des charges complexes, de la fatigue multiaxiale et d'autres fonctionnalités avancées de fe-safe.

Fonctionnalités
  • Calcule l'endurance des composants dans des environnements de température élevée où les mécanismes de dommages par fatigue et les mécanismes de dommages par fluage interagissent pour réduire de façon significative la durée de vie des composants
  • Prend en compte les effets de température nécessaires, l'identification des niveaux de dommages par fluage et fatigue et la probabilité de fissuration
  • Fonctionne avec l'analyse par éléments finis élastique et des données sur les matériaux librement accessibles pour créer des boucles d'hystérésis contraintes-déformations incluant la relaxation de tension due au fluage Cette méthode permet de prendre en compte les historiques d'exploitation propres aux composants ainsi que l'ordre des cycles
  • Identifie si le mécanisme d'endommagement principal est la fatigue et/ou le fluage et permet d'en tenir compte lors de la reconception afin de limiter sensiblement le test des composants avant la mise en service
  • Fournit des sorties graphiques complètes en matière de tracés de la durée de vie et de facteurs de sécurité de contrainte, permettant ainsi d'identifier les zones sensibles
  • Inclut une aide en ligne et des informations exhaustives sur la préparation des données des matériaux
  • Inclut des fonctionnalités d'importation directe et de manipulation facile des données avec les logiciels FEA
Avantages
  • Permet de prévoir avec précision la résistance à la fatigue lors d'analyses complexes de la déformation de fluage, des dommages par fatigue-fluage et des changements de propriété des matériaux à des températures élevées
  • Permet de calculer les dommages au moyen de la rupture ductile et de l'interaction fatigue-fluage ou de la partition des déformations
  • Permet à l'utilisateur de facilement déterminer si la cause principale de la rupture de fatigue est la fatigue, le fluage ou l'interaction fatigue-fluage
  • Utilisation simple et intuitive
  • Utilise des données de matériaux facilement disponibles
  • Permet d'optimiser rapidement les conceptions, d'écourter la durée de développement, de réduire les coûts des matériaux et de vérifier la conception finale sur un ordinateur pour s'assurer qu'elle réussira les tests du premier coup
  • Prise en charge par des ingénieurs spécialistes de la fatigue et de l'évaluation et les laboratoires AMEC Foster Wheeler exécutant des tests étendus sur les matériaux
Applications
  • Pales des turbines à gaz
    • Conception complexe incluant des canaux de refroidissement pour limiter les températures de fonctionnement maximales
    • On utilise généralement des règles de conception traditionnelles pour évaluer les pales des turbines à gaz, ce qui se traduit par un surdimensionnement et l'emploi excessif de matériaux
    • L'utilisation de cycles d'exploitation réels et de fe-safe/TURBOlife permet à l'utilisateur de prévoir une durée de vie très réaliste, et de ce fait, d'optimiser la conception et de prolonger la durée de vie

 

  • Roue de compresseur
    • Il n'est pas rare que les roues de compresseur en alliage d'aluminium cèdent suite à la friction du carter. Celle-ci est due à une dilatation de fluage résultant de températures élevées ou en raison de fissures résultant de l'accumulation de dommages par fatigue-fluage.
    • Le tout dernier mécanisme de rupture a été déterminé par des essais destructifs dans des conditions de fluage de la charge variable.
    • L'analyse de la condition d'essai avec fe-safe/TURBOlife a établi que la probabilité d'une rupture par fatigue-fluage était très faible, et que la dilatation de fluage calculée correspondait bien aux mesures.
    • fe-safe/TURBOlife a déterminé que la cause de la rupture était la dilatation de fluage plutôt que le cycle fatigue-fluage. En conséquence, les concepteurs ont pu se concentrer sur la méthode la plus efficace pour allonger la durée de vie des roues de compresseur.