fe-safe

Программное обеспечение для анализа характеристик износоустойчивости моделей, рассчитанных методом конечных элементов.

fe-safe/TURBOlife

Как эксплуатация при повышенной температуре снижает долговечность? В чем причина поломки — ползучесть, усталость или взаимодействие между и ползучестью и усталостью? У fe-safe/TURBOlife есть ответы.

fe-safe/TURBOlife — это уникальный комплексный пакет эффективных программных продуктов для анализа усталости при ползучести. Алгоритмы усталости при ползучести в fe-safe/TURBOlife успешно используются для анализа компонентов АЭС, бойлеров электростанций, лопастей газовых турбин и компонентов паровых турбин. fe-safe/TURBOlife все чаще и чаще используется при производстве трансмиссий, где в компонентах выхлопных систем автомобилей и крыльчатках турбонагнетателей преобладают процессы ползучести и взаимодействия ползучести и усталости.

fe-safe/TURBOlife:

  • рассматривает сложные и взаимодействующие механизмы повреждений, возникающие в результате условий ползучести и усталости;
  • определяет основную причину повреждения: усталость, ползучесть или взаимодействие между усталостью и ползучестью;
  • позволяет рассчитывать повреждения, используя недостаток пластичности при взаимодействии между ползучестью и усталостью или разделении диапазона деформаций.
Краткий обзор

fe-safe/TURBOlife определяет, являются ли усталость и/или ползучесть доминирующими разрушающими механизмами, таким образом, позволяя внести изменения в конструкцию, чтобы сосредоточиться на соответствующих механизмах возникновения повреждений и значительно сократить испытание компонентов до начала эксплуатации

fe-safe/TURBOlife работает на основании анализа эластичных конечных элементов и находящихся в широком доступе данных материалов для построения сложных гистерезисных циклов напряжений-деформаций, включая ослабление напряжения из-за ползучести. Таким образом, учитываются специфические для конкретной работы истории и порядок формирования цикла.

Методы fe-safe/TURBOlife для оценки усталости при ползучести основываются на концепциях недостатка пластичности и разделении диапазона деформаций, разрабатывавшихся в течение последних 25 лет в Великобритании и Соединенных Штатах. Эти методы широко используются при производстве и распределении энергии из традиционных источников для создания новых конструкций и для непрерывного мониторинга областей применений в котельных электростанций и газовых турбинах.

fe-safe/TURBOlife рассчитывает следующее:

  • места возникновения трещин в результате усталости;
  • время возникновения трещин в результате усталости;
  • влияние механизмов ползучести на усталостную прочность;
  • факторы безопасности на рабочих напряжениях — для быстрой оптимизации;
  • выносливость компонентов в условиях высоких температур при взаимодействии механизмов усталостных повреждений и механизмов повреждений при ползучести, значительно сокращая срок службы компонентов;
  • основная причина усталостного повреждения: усталость, ползучесть или взаимодействия между усталостью и ползучестью.

fe-safe/TURBOlife является подключаемым модулем решения fe-safe, который позволяет пользователям включать эффекты сложных историй нагрузки, многоосевой усталости и других дополнительные возможности в fe-safe.

Возможности
  • Вычисляет выносливость компонентов в условиях высоких температур при взаимодействии механизмов усталостных повреждений и механизмов повреждений при ползучести, значительно сокращая срок службы компонентов
  • Учитывает необходимые температурные эффекты, идентификацию уровней ползучести и усталостное повреждение, а также вероятность возникновения трещин
  • Работает на основании анализа эластичных конечных элементов и находящихся в широком доступе данных материалов для построения сложных гистерезисных циклов напряжений-деформаций, включая ослабление напряжения из-за ползучести. Таким образом, учитываются специфические для конкретной работы истории и порядок формирования цикла
  • Определяет, являются ли усталость и/или ползучесть доминирующими разрушающими механизмами, таким образом, позволяя внести изменения в конструкцию, чтобы сосредоточиться на соответствующих механизмах возникновения повреждений и значительно сократить испытание компонентов до начала эксплуатации
  • Обеспечивает полный графический вывод в виде контуров долговечности и коэффициентов безопасности, позволяющих легко идентифицировать критические области
  • Включает комплексную интерактивную справку и информацию о подготовке данных о материалах
  • Включает функцию прямого импорта и простой обработки данных с помощью программного обеспечения FEA
Преимущества
  • Позволяет точно прогнозировать усталостную прочность для сложных анализов на основе деформации при ползучести, усталостного разрушения при ползучести и изменений свойств материалов при высоких температурах
  • Позволяет рассчитывать повреждения, используя недостаток пластичности при взаимодействии между ползучестью и усталостью или разделении диапазона деформаций
  • Позволяет пользователю легко определить, является ли основной причиной усталостного разрушения усталость, ползучесть или взаимодействие между ползучестью и усталостью
  • Простота освоения и удобство использования
  • Использует широко доступные данные материалов
  • Позволяет быстро оптимизировать конструкции, сократить время разработки, сократить материальные затраты и проверить окончательную конструкцию на компьютере, повышая степень уверенности в успешном завершении испытаний с "первой попытки" в установленные сроки
  • Поддержка со стороны высококвалифицированных инженеров для оценки усталости и лабораторий по тщательной проверке материалов в AMEC Foster Wheeler
Области применения
  • Лопасть газовой турбины
    • Сложная конструкция, включающая внутренние каналы охлаждения для ограничения максимальных рабочих температур
    • Для оценки лопастей газовых турбин обычно используются очень консервативные правила проектирования, что приводит к конструктивным излишкам и перерасходу материалов
    • Применение фактических рабочих циклов и fe-safe/TURBOlife позволило пользователю спрогнозировать реалистичный срок службы, тем самым обеспечив значительную оптимизацию конструкции и продление срока службы

 

  • Колесо компрессора
    • Колеса компрессора из алюминиевого сплава часто выходят из строя из-за трения частей корпуса в результате ползучести расширяющейся части при повышенных температурах или из-за трещин в результате накопления циклических разрушений ввиду усталости в результате ползучести
    • Механизм окончательного разрушения определялся деструктивным тестированием в условиях ползучести с переменной нагрузкой
    • Анализ условий испытания с использованием fe-safe/TURBOlife показал, что вероятность поломки в результате усталости при ползучести была очень низкой и что рассчитанное расширение в результате ползучести хорошо коррелировалось с данными расчетов
    • Решение fe-safe/TURBOlife подтвердило, что причиной поломки было расширение в результате ползучести, а не циклическая усталость в результате ползучести, что позволило проектировщикам сосредоточиться на наиболее эффективном способе увеличения срока службы колеса компрессора