La simulation : un outil de compétitivité à portée des PMI

La simulation est un sujet prioritaire et une voie d’avenir pour beaucoup de PME et de PMI mécaniciennes. Un dossier complet y est consacré dans Cetim Infos n° 230 de juin 2015. Un congrès sur le sujet spécialement dédié aux mécaniciens se tiendra le 13 octobre 2015 à Saint-Étienne.

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Finite Element Analysis Applications in Failure Analysis

Les applications de l’analyse par éléments finis (FEA) dans l’analyse des défaillances sont en constantes évolutions. Plus de facteurs liés aux conditions de la défaillance peuvent être pris en considération. Par exemple, dans le cas d’aubes de turbine de moteurs à réaction, les ingénieurs peuvent incorporer l’influence de la chaleur et de la charge reçue l’aube dans la simulation, mais d’autres facteurs comme l’introduction de particules étrangères peuvent conduire à la défaillance.

L’article présente trois études de cas qui illustrent comment l’analyse par éléments finis peut être utilisée dans l’analyse de défaillance.

Au Cetim la simulation par éléments finis vient très souvent en appui dans l’analyse d’une défaillance par rupture pour conforter les conclusions de l’analyse morphologique.

Analyse de défaillance d’une roue de turbine à eau

Encore un cas intéressant d’analyse de défaillance publié par la revue Engeneering Failure Analysis.

 

 

 

 

 

Il s’agit cette fois-ci de l’analyse de défaillance d’une roue de turbine haute pression de 2,9 m de diamètre et de 32m3/s de débit maximum. Une partie de la roue s’est rompue en service par fissuration progressive et le morceau éjecter dans la machine a provoqué de nombreux dégâts collatéraux.

L’étude des sollicitations de service a montré que la principale excitation est due à l’interférence entre les aubes en rotation et les aubes fixes ce qui produit de fortes pulsations de pression.  

En réalisant une simulation à l’aide d’un modèle éléments finis des principales forces et de la dynamique des structures, les auteurs ont pu déterminer les déformations et les zones de contrainte maximale pendant le fonctionnement de la machine.

Ceux-ci se situent dans le joint en T entre l’ailette et la couronne, là où s’est initié la fissuration d’origine. Le rayon de raccordement de la jonction en T où des fissures initiales ont été détectés a été modifié par la suite.


Analyse de défaillance de ponts transportables en fibre de carbone renforcée polymère

Titre original de l’article : Failure Analysis of Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) Bridge Using Composite Material Failure Theories.

Ce type de pont est très utile en cas de catastrophe naturelle. Dans cet article il est fait état de l’étude théorique d’un pont construit en sandwich CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) et de nid d’abeille d’aluminium utilisés respectivement comme peau et noyau. L’utilisation de ces matériaux devrait permettre de réduire considérablement le poids sans diminuer les performances globales. Des courbes d’effort autorisés ont été générées au cours de l’étude en faisant appel à la théorie de la rupture des matériaux composite et aux modes de défaillance potentiels. Les résultats obtenus montrent que les contraintes sont admissibles dans les gammes d’effort-déformation et que par conséquent un tel pont serait capable de supporter les charges prévues avec un bon facteur de sécurité.