fe-safe

Software di analisi della durata per modelli di elementi finiti

fe-safe/TURBOlife

In che modo temperature di esercizio elevate agiscono riducendo la durata? Qual è la causa del cedimento? Creep, fatica o un'interazione creep-fatica? fe-safe/TURBOlife ha le risposte.

fe-safe/TURBOlife è un'esclusiva, potente e completa suite di software per l'analisi creep-fatica. Gli algoritmi creep-fatica in fe-safe/TURBOlife sono stati applicati con successo a componenti di centrali nucleari, caldaie per centrali elettriche, pale di turbine a gas e componenti di turbine a vapore. fe-safe/TURBOlife viene sempre più utilizzato nell'industria delle trasmissioni in cui il creep e l'interazione creep-fatica prevalgono nei componenti di scarico delle automobili e nelle giranti di turbocompressori.

fe-safe/TURBOlife:

  • Considera meccanismi di danneggiamento complessi e d'interazione indotti da condizioni di creep e fatica
  • Identifica se i danni da fatica sono causati prevalentemente da fatica, creep o un'interazione creep-fatica
  • Consente di calcolare il danneggiamento utilizzando l'esaurimento della duttilità con interazione creep-fatica o il partizionamento delle deformazioni (SRP)
    In breve

    fe-safe/TURBOlife identifica se fatica e/o creep sono i meccanismi di danneggiamento prevalenti, consentendo di riprogettare concentrandosi sui meccanismi di danneggiamento rilevanti e riducendo significativamente i test pre-utilizzo sui componenti.

    fe-safe/TURBOlife opera a partire dall'analisi a elementi finiti e da dati sui materiali largamente disponibili per costruire cicli di isteresi sollecitazione-deformazione complessi, che includono il rilassamento delle tensioni dovuto a creep. In questo modo, le storie operative dei componenti specifici e l'ordine dei cicli vengono tutti presi in considerazione.

    Le metodologie creep-fatica impiegate da fe-safe/TURBOlife si basano sui concetti di esaurimento della duttilità e partizionamento delle deformazioni (SRP) sviluppati negli ultimi 25 anni nel Regno Unito e negli Stati Uniti. Questi metodi vengono ampiamente utilizzati in tutte le industrie di produzione di energia nucleare e da combustibili fossili per nuovi design e per il monitoraggio continuo di applicazioni di caldaie per centrali elettriche e turbine a gas.

    fe-safe/TURBOlife calcola:

    • Dove si verificheranno cricche da fatica
    • Quando si verificheranno cricche da fatica
    • In che modo i meccanismi di creep influenzeranno il ciclo di fatica
    • Fattori di sicurezza in sollecitazioni di esercizio (per l'ottimizzazione rapida)
    • La resistenza dei componenti in ambienti con alte temperature in cui i meccanismi di danneggiamento da fatica e creep interagiscono riducendo sensibilmente la vita utile dei componenti
    • Se i danni da fatica sono causati prevalentemente da fatica, creep o interazioni creep-fatica

    fe-safe/TURBOlife è un componente aggiuntivo di fe-safe, che consente agli utenti di includere in fe-safe gli effetti di storie di carico complesse, fatica multiassiale e altre funzionalità avanzate.

    Funzionalità
    • Calcola la resistenza dei componenti in ambienti con alte temperature in cui i meccanismi di danneggiamento da fatica e creep interagiscono riducendo sensibilmente la vita utile dei componenti
    • Considera gli effetti necessari della temperatura, l'identificazione dei livelli di danneggiamento da creep e fatica e la probabilità di fratture
    • Opera a partire dall'analisi a elementi finiti e da dati sui materiali largamente disponibili per costruire cicli di isteresi sollecitazione-deformazione complessi, che includono il rilassamento delle tensioni dovuto a creep. In questo modo, le storie operative dei componenti specifici e l'ordine dei cicli vengono tutti presi in considerazione
    • Identifica se fatica e/o creep sono i meccanismi di danneggiamento prevalenti, consentendo di riprogettare concentrandosi sui meccanismi di danneggiamento rilevanti e riducendo significativamente i test pre-utilizzo sui componenti
    • Fornisce una rappresentazione grafica completa in termini di contorni della vita utile e fattori di sicurezza sotto stress consentendo di individuare facilmente le aree più a rischio
    • Include una guida in linea e informazioni complete sulla preparazione dei dati dei materiali
    • Consente l'importazione diretta e la manipolazione semplificata dei dati con software FEA
    Vantaggi
    • Consente di effettuare previsioni accurate del ciclo di fatica di analisi complesse basate su deformazione da creep, danni da fatica dovuta a creep e variazioni delle proprietà dei materiali a temperature elevate
    • Consente di calcolare il danneggiamento utilizzando l'esaurimento della duttilità con interazione creep-fatica o partizionamento delle deformazioni (SRP)
    • Consente all'utente di identificare facilmente se la causa principale del cedimento alla fatica è associata a fatica, creep o a un'interazione creep-fatica
    • Facile da apprendere e da usare
    • Utilizza dati dei materiali largamente disponibili
    • Consente di ottimizzare rapidamente i design, abbreviare i tempi di sviluppo, ridurre i costi dei materiali e verificare il design finale su computer, aumentando la certezza che il design supererà i test previsti al primo tentativo
    • Supportato da ingegneri con vasta esperienza in valutazione e analisi della fatica e da numerosi test di laboratorio sui materiali condotti presso AMEC Foster Wheeler
    Applicazioni
    • Pala di turbina a gas
      • Design complesso che include canali di raffreddamento interni per limitare le temperature massime di esercizio
      • Per la valutazione di pale di turbine a gas vengono in genere seguite regole di design molto conservative, che portano a eccedere nel design e nell'uso di materiali
      • L'uso di cicli operativi effettivi e di fe-safe/TURBOlife ha permesso all'utente di prevedere una durata estremamente realistica e ha consentito una considerevole ottimizzazione del design e del prolungamento della vita utile

     

    • Girante del compressore
      • Le giranti dei compressori in lega di alluminio vanno spesso incontro a cedimenti per attrito con l'involucro dovuto alla dilatazione del creep a temperature elevate o a cricche dovute all'accumulo di danni ciclici creep-fatica
      • Il meccanismo essenziale di cedimento è stato individuato mediante prove distruttive in condizioni di creep del carico variabili
      • L'analisi delle condizioni di prova con fe-safe/TURBOlife ha stabilito che la probabilità di cedimento da creep-fatica era estremamente bassa e che la dilatazione del creep calcolata era ben correlata alle misurazioni
      • La dilatazione del creep piuttosto che i cicli creep-fatica è stata confermata come causa del cedimento da fe-safe/TURBOlife, consentendo ai designer di concentrarsi sul metodo più efficace di estendere la vita utile della girante del compressore