fe-safe

有限元模型的耐久性分析软件。

fe-safe/TURBOlife

高温会如何降低耐久性?故障的原因是什么 — 蠕变、疲劳还是蠕变-疲劳交互作用?fe-safe/TURBOlife 能为您提供答案。

fe-safe/TURBOlife 是一种强大、独特、全面的蠕变、疲劳分析软件套件。fe-safe/TURBOlife 中的蠕变-疲劳算法已成功应用于核电站组件、发电站锅炉、燃气涡轮机叶片和蒸汽涡轮机组件。fe-safe/TURBOlife 在传动系统行业内的应用广泛,在这个行业中,汽车排气组件和涡轮增压器叶轮中的蠕变和蠕变疲劳的交互作用极其常见。

fe-safe/TURBOlife:

  • 考虑蠕变和疲劳条件所导致的复杂、交互式损坏机制
  • 确定损坏主要是由疲劳、蠕变疲劳还是蠕变疲劳交互作用所导致的
  • 允许利用延性耗竭,通过蠕变疲劳交互作用或应力范围分区计算损坏
概览

fe-safe/TURBOlife 确定疲劳和/或蠕变是否属于主要损坏机制,从而允许重新设计时关注相关损坏机制,显著减少投入服务前的组件测试。

fe-safe/TURBOlife 利用弹性有限元分析和广泛可用的材料数据,构造复杂的应力-应变磁滞回线,包括因蠕变而产生的应力松弛。通过这种方式,即可全面考虑特定于组件的工作历史和循环顺序。

fe-safe/TURBOlife 蠕变-疲劳方法基于过去 25 年间在英国和美国取得长足发展的延性耗竭概念和应力范围分区方法。这些方法广泛用于核能和化石燃料发电行业,用于持续监控有关发电站锅炉和燃气涡轮机的应用。

fe-safe/TURBOlife 计算:

  • 疲劳裂缝将在何处发生
  • 疲劳裂缝将在何时发生
  • 蠕变机制如何影响疲劳寿命
  • 工作应力安全系数 — 用于快速优化
  • 高温环境下的组件耐久性,在这种条件下,疲劳损坏机制与蠕变损坏机制会交互作用,显著缩短组件寿命
  • 确定疲劳损坏主要是由疲劳、蠕变疲劳还是蠕变疲劳交互作用所导致的

fe-safe/TURBOlifefe-safe 的一个附件模块,支持用户在 fe-safe 中包含复杂荷载历史、多轴疲劳和其他功能的效应。

功能
  • 计算高温环境下的组件耐久性,在这种条件下,疲劳损坏机制与蠕变损坏机制会交互作用,显著缩短组件寿命
  • 考虑必要的温度效应,确定蠕变和疲劳损坏水平,以及发生破裂的可能性
  • 利用弹性有限元分析和广泛可用的材料数据,构造复杂的应力-应变磁滞回线,包括因蠕变而产生的应力松弛。通过这种方式,即可全面考虑特定于组件的工作历史和循环顺序
  • 确定疲劳和/或蠕变是否属于主要损坏机制,从而允许重新设计时关注相关损坏机制,显著减少投入服务前的组件测试
  • 提供全面的图形输出,包括寿命轮廓和应变安全系数,支持轻松确定临界区域
  • 包含有关材料数据制备的全面在线帮助和信息
  • 包含利用 FEA 软件直接导入数据和轻松操作数据的功能
优势
  • 支持基于蠕变应力、蠕变疲劳损坏和高温下材料属性变化执行复杂分析并准确预测疲劳寿命
  • 允许利用延性耗竭,通过蠕变疲劳交互作用或应力范围分区计算损坏
  • 支持用户轻松确定疲劳故障的主要原因在于疲劳、蠕变还是蠕变-疲劳相关因素
  • 易于学习和使用
  • 采用广泛可用的材料数据
  • 支持迅速优化设计、缩短开发时间、降低材料成本并在计算机上验证最终设计,提供初次就通过测试计划的信心
  • 由经验丰富的疲劳和评估工程师以及 AMEC Foster Wheeler 各类材料测试实验室提供支持
应用
  • 燃气涡轮机叶片
    • 这种复杂设计包含内部散热通道,旨在限制最高工作温度
    • 通常使用高度保守的设计规则,评估导致过度设计、过度使用材料的燃气涡轮机叶片
    • 使用实际工作周期和 fe-safe/TURBOlife 让用户可以预测极为契合现实的寿命,从而带来可观的设计优化和寿命延长

 

  • 压缩机机轮
    • 铝合金压缩机叶轮往往会因高温下的蠕变膨胀而发生套管摩擦故障,或者因周期蠕变疲劳累积损坏而破裂
    • 最终故障机制要通过可变载荷蠕变条件下的破坏性测试而确定
    • 采用 fe-safe/TURBOlife 的测试条件分析确定,发生蠕变-疲劳故障的可能性极低,并且计算得出的蠕变膨胀与测量指标高度相关
    • fe-safe/TURBOlife 确定,故障的原因在于蠕变膨胀而非蠕变疲劳周期,允许设计人员专注于最有效的方法,延长压缩机机轮的使用寿命