fe-safe

有限要素モデル向けの耐久性解析ソフトウェア

fe-safe/TURBOlife

高温の使用環境がどれほど耐久性を損ねるのでしょうか。疲労の原因は何でしょうか。 - クリープ、疲労、クリープと疲労の相互作用でしょうか。fe-safe/TURBOlifeにより解析できます。

fe-safe/TURBOlifeでは、クリープ疲労解析のための強力で、独自の機能を備えた包括的ソフトウェア群です。fe-safe/TURBOlifeのクリープ疲労アルゴリズムは、原子力発電用部品、発電ボイラー、ガス・タービン・ブレード、蒸気タービン部品の解析で確かな実績があります。fe-safe/TURBOlifeは、クリープおよびクリープ疲労が広く発生する自動車排気部品やターボ用インペラーなど、パワートレーン業界での利用が拡大しています。

fe-safe/TURBOlifeの特徴

  • クリープおよび疲労条件により生じ、複雑で相互作用する損傷メカニズムを考慮
  • 疲労、クリープ、クリープ疲労のうち主な損傷の原因を特定
  • クリープ疲労の作用による延性消耗とひずみ範囲分割法を使用し損傷を計算可能
    概要

    fe-safe/TURBOlifeでは、疲労またはクリープのどちらが主な損傷メカニズムであるかを確認することで、その損傷メカニズムに注目して、稼働前の部品テストを大幅に削減する再設計を実現します。

    fe-safe/TURBOlifeでは、弾性有限要素解析と広く使用可能な材料データをもとに、クリープによる応力緩和を含め、複雑な応力ひずみのヒステリシス・ループを構築します。この手法で、部品特有の稼働履歴とサイクル順序を総合的に把握します。

    fe-safe/TURBOlifeのクリープ疲労解析の方法論は、英国および米国で過去25年にわたり開発されてきた、延性消耗の概念とひずみ範囲分割法に基づいています。これらの手法は、原子力・火力発電産業で発電所のボイラーやガスタービンの新しい設計および継続的モニタリングに広く利用されています。

    による解析で次のことが分かります。fe-safe/TURBOlifeで以下を解析。

    • 疲労亀裂の発生箇所
    • 疲労亀裂の発生時期
    • クリープ・メカニズムによる疲労寿命への影響
    • 使用応力の安全要素 - 迅速な最適化
    • 疲労損傷メカニズムとクリープ損傷のメカニズムが相互に作用し部品寿命を大幅に短縮させる高温環境における部品耐久性
    • 疲労、クリープ、クリープ疲労のうち疲労損傷の主な原因となるもの

    fe-safe/TURBOlifeではfe-safeのアドオン・モジュールとして、複雑な荷重履歴の影響、多軸疲労、その他fe-safeの高度な機能を含めた解析が可能です。

    機能
    • 疲労損傷メカニズムとクリープ損傷のメカニズムが相互に作用し部品寿命を大幅に短縮させる高温環境における部品耐久性を計算
    • 必要とされる温度の影響を考慮し、クリープと疲労損傷のレベル、亀裂の可能性を確認
    • 弾性有限要素解析と広く使用可能な材料データをもとに、クリープによる応力緩和を含め、複雑な応力ひずみのヒステリシス・ループを構築この方法で、部品特有の稼働履歴とサイクル順序を総合的に把握
    • 疲労またはクリープのどちらが主な損傷メカニズムであるかを確認することで、その損傷メカニズムに注目して、稼働前の部品テストを大幅に削減する再設計を実現
    • 寿命のコンター図表示と応力の安全要因を含めた総合的なグラフィック出力により、クリティカルな領域を容易に特定
    • 総合的なオンライン・ヘルプと材料データの準備に関する情報を提供
    • ダイレクト・インポートとFEAソフトウェアによる簡単なデータ操作
    メリット
    • 高温下でのクリープひずみ、クリープ疲労損傷、材料特性の変化に基づく複雑な解析により、正確な疲労寿命の予測が可能
    • クリープ疲労の作用による延性消耗とひずみ範囲分割法を使用し損傷の計算が可能
    • 疲労損傷の主な原因が疲労、クリープ、またはクリープ疲労が関係するものかを容易に特定
    • 習得しやすく操作が簡単
    • 広く使用可能な材料データを活用
    • 設計の迅速な最適化、開発期間の短縮、材料コストの削減とともに、最終設計をコンピュータで検証することで、「最初から適切な設計」が作成され、スケジュール通り試験に合格
    • 疲労解析と評価における熟練エンジニアによるサポートと、AMEC Foster Wheelerの研究所で試験した広範囲の素材
    用途
    • ガス・タービン・ブレード
      • 内部冷却チャネルを含む複雑な設計で最大動作温度を制限
      • 過剰設計と材料使用量過多を招くガス・タービン・ブレードを評価するのに、一般的には保守的な設計ルールが採用されています
      • 実際の稼働サイクルとfe-safe/TURBOlifeを使用することで、ほぼ実際の寿命を予測でき、大幅な設計の最適化と寿命の延長が実現します

     

    • コンプレッサー・ホイール
      • アルミ合金製のコンプレッサー・ホイールは、高温時のクリープ膨張によるケーシングの摩擦や、周期的なクリープ疲労損傷の蓄積による亀裂のため破断することが多くあります。
      • 最終的な障害メカニズムは、変動荷重のクリープ条件で破壊試験を行って判断していました。
      • fe-safe/TURBOlifeを使用したテスト条件の解析では、クリープ疲労による損傷の可能性は非常に低く、クリープ膨張の予測は測定値と十分な相関がありました。
      • クリープ疲労のサイクルでなくクリープ膨張が損傷原因であることがfe-safe/TURBOlifeにより確認されたことで、設計者はコンプレッサー・ホイールの寿命を延ばすために最も効果的な方法に集中することが可能になりました。