Nous contacter
  • Les industries
    • Automobile
      • Véhicules de tourisme et camions légers
      • Véhicules autonomes et assistés
      • Véhicules électriques et à énergie nouvelle
      • Camions lourds et véhicules utilitaires
      • Véhicules tout-terrain (OHV)
      • Course et sports mécaniques
      • Véhicules de loisirs
      • Motos
      Automotive

      Automobile

      320 km/h

      sur bande roulante pour reproduire avec précision les manœuvres de virage des sports automobiles

      Lire l’étude de cas
    • Matériaux
      • Métaux
      • Matériaux composites
      • Plastiques
      • Caoutchouc et élastomères
      • Adhésifs
      • Béton et roche
      • Céramiques et verre
      • Textiles
      • Bois
      • Produits en papier
      • Universités
      Materials

      Matériaux

      1500 degrés Celsius

      pour tester les alliages, composites, céramiques et polymères à haute température

      Lire l’article
    • Aérospatial
      • Avion à voilure fixe
      • Hélicoptères et avions à voilure tournante
      • UAM (Urban Air Mobility)
      • Delivery Drones
      • Supersonic Aircraft
      • Structures spatiales
      Aerospace

      Aéronautique et spatial

      20% Augmentation

      de la  vitesse d'essai à l'aide d'une technologie de pointe de compensation de couplage

      Lire l’article
    • Biomédical
      • Orthopédie
      • Dispositifs médicaux
      • Dentaire
      • Hôpitaux et universités
      Biomedical

      Biomédical

      1 enfant sur 1000

      aura besoin d’une chirurgie correctrice de la scoliose

      Lire l’étude de cas
    • Génie civil
      • Ingénierie multirisque
      • Ingénierie sismique
      • Ingénierie des structures
      Civil Engineering

      Génie civil

      1,32 millions de livres

      de capacité d'effort pour tester de très gros échantillons jusqu’à leur rupture

      Lire l’étude de cas
    • Roche et géomécanique
      • Combustibles fossiles
      • Énergie géothermique
      • Mines
      • Construction
      • Séquestration du carbone
      • Recherche
      Rock Geomechanics

      Roche et géomécanique

      3x plus

      résistants pour supporter des charges plus élevées avec du béton

      Lire l’étude de cas
    • Énergie
      • Énergie éolienne
      • Pétrole et gaz
      Energy

      Énergie

      56 MNm

      de couple de renversement pour tester les transmissions des plus grandes  éoliennes

      Lire l’article
    • Rail
      • Trains de banlieue
      • Trains de marchandises
      • Trains à grande vitesse
      Rail

      Ferroviaire

      550 km/h

      reproduit en laboratoire pour l'étude d’exploitation des trains à grande vitesse

      Lire l’article
  • Applications
    • Applications des matériaux
    • Type d’essai
      • Traction
      • Compression
      • Fatigue et rupture
      • Flexion et pliage
      • Cisaillement, pelage et déchirure
      • Torsion
      • Mesure de la déformation sans contact
      • Haute température
      • Applications biaxiales et multiaxiales
      • Fréquence élevé
      • Analyse mécanique dynamique

      Applications matérielles par matériau

      Recherche de solutions

      Recherchez par matériau d’essai, type d’essai ou norme d’essai pour trouver rapidement les produits pertinents.

    • Norme d’essais
      • Normes d’essai ASTM
      • Normes d’essai ISO
      • Normes d’essai EN

      Applications matérielles par matériau

      Recherche de solutions

      Recherchez par matériau d’essai, type d’essai ou norme d’essai pour trouver rapidement les produits pertinents.

    • Matériaux
      • Métaux
      • Matériaux composites
      • Plastiques
      • Caoutchouc et élastomères
      • Adhésifs
      • Attaches et soudures
      • Béton et roche
      • Céramiques et verre
      • Produits en bois et en papier
      • Fabrication additive

      Applications matérielles par matériau

      Recherche de solutions

      Recherchez par matériau d’essai, type d’essai ou norme d’essai pour trouver rapidement les produits pertinents.

    • Applications automobiles
      • Batterie EV
      • Véhicule complet
      • Essieu et suspension
      • Système de direction
      • Transmission
      • Amortisseurs
      • Supports et coussinets élastomères
      • Pneus
      • Système d’échappement
      • Composants de la carrosserie
      • Composants du système de refroidissement
      • Transport et conditionnement
      • Motos
      • Véhicules agricole, de construction, tout-terrain

      Automobile

      Recherche de solutions

      Recherchez par matériau d’essai, type d’essai ou norme d’essai pour trouver rapidement les produits pertinents.

    • Applications aérospatiales
      • Structures complètes à grande échelle
      • Sub-Assemblies
      • Sub-Systems
      • Systèmes de commandes de vol
      • Composants de cellule
      • Composants à voilure tournante
      • Composants de moteur à turbine à gaz

      Aérospatial

      Recherche de solutions

      Recherchez par matériau d’essai, type d’essai ou norme d’essai pour trouver rapidement les produits pertinents.

    • Applications biomédicales
      • Orthopédie
      • Biomécanique
      • Équipements médicaux
      • Biomatériau :

      Biomédical

      Recherche de solutions

      Recherchez par matériau d’essai, type d’essai ou norme d’essai pour trouver rapidement les produits pertinents.

    • Applications de Génie civil
      • Structures civiles
      • Sous-ensembles structurels et composants
      • Systèmes non structurels
      • Infrastructures/terrains côtiers et en mer
      • Matériaux de construction

      Génie civil

      Recherche de solutions

      Recherchez par matériau d’essai, type d’essai ou norme d’essai pour trouver rapidement les produits pertinents.

    • Applications d’énergie
      • Essais d’éoliennes
      • Oléoduc et gazoduc

      Énergie

      Recherche de solutions

      Recherchez par matériau d’essai, type d’essai ou norme d’essai pour trouver rapidement les produits pertinents.

    • Applications géomécaniques de roches
      • Combustibles fossiles
      • Géothermie
      • Stockage des déchets nucléaires

      Roche et géomécanique

      Recherche de solutions

      Recherchez par matériau d’essai, type d’essai ou norme d’essai pour trouver rapidement les produits pertinents.

    • Applications ferroviaires
      • Composants de suspension ferroviaires
      • Système d’attelage de wagon
      • Roues de wagons et rail
      • Essieux de wagons
      • Bogies de wagons
      • Wagons complets
      • Pantographes de wagons
      • Voie ferrée et lit de route
      • Caténaire et câble de chariot

      Rail

      Recherche de solutions

      Recherchez par matériau d’essai, type d’essai ou norme d’essai pour trouver rapidement les produits pertinents.

  • Produits
    • Systèmes automobiles
      • Laboratoire De tests Interactifs (Anglais)
      • Systèmes d’essai de véhicules complets
      • Sous-système et systèmes d’essais de composants
      • Systèmes d’essais de pneus
      • Systèmes d’essai d’amortisseurs
      • Systèmes d’essais d’élastomère
      • Solutions de simulation hybride
      • Composants modulaires

      Automobile

      Recherche de solutions

      Recherchez par matériau d’essai, type d’essai ou norme d’essai pour trouver rapidement les produits pertinents.

    • Système d’essais des matériaux
      • Systèmes d’essais statiques de matériaux
      • Systèmes d’essais dynamiques de matériaux
      • Extensomètres
      • Mors
      • Dispositifs d’essais de matériaux
      • Fours, chambres et bains fluides
      • Sous-systèmes à haute température et TMF
      • Capteurs de force

      Matériaux

      Recherche de solutions

      Recherchez par matériau d’essai, type d’essai ou norme d’essai pour trouver rapidement les produits pertinents.

    • Systèmes d’essais aérospatiaux
      • Contrôle clé en main et acquisition de données
      • Distribution d’énergie hydromécanique clé en main
      • Solutions de sécurité des articles d’essai
      • Contrôleur d’essai de pression structurelle série 261
      • Systèmes d’essai à force élevée
      • Composants modulaires
      • Systèmes d’acquisition de données FlexDAC

      Aérospatial

      Recherche de solutions

      Recherchez par matériau d’essai, type d’essai ou norme d’essai pour trouver rapidement les produits pertinents.

    • Systèmes d’essai biomédical
      • Systèmes d’essai orthopédiques
      • Systèmes d’essai biomécanique
      • Systèmes d’essai de dispositifs médicaux
      • Systèmes d’essai des biomatériaux

      Biomédical

      Recherche de solutions

      Recherchez par matériau d’essai, type d’essai ou norme d’essai pour trouver rapidement les produits pertinents.

    • Systèmes d’essai de génie civil
      • Simulateurs sismiques et tables de secousses
      • Système d’essai de sous-assemblage multi-axial
      • Solutions de simulation hybride
      • Systèmes d’essai d’appuis d’isolation sismique
      • Systèmes d’essais à force élevée
      • Composants modulaires
      • Logiciel STEX Pro

      Génie civil

      Recherche de solutions

      Recherchez par matériau d’essai, type d’essai ou norme d’essai pour trouver rapidement les produits pertinents.

    • Systèmes d’essai énergétique
      • Systèmes d’essais de fatigue de pales d’éoliennes
      • Systèmes statiques des pales d’éoliennes
      • Wind Turbine Blade Rain Erosion Test System
      • Système sans charge de couple
      • Systèmes d’essais de gazoduc et de couplage
      • Systèmes d’essais à force élevée
      • Composants modulaires

      Énergie

      Recherche de solutions

      Recherchez par matériau d’essai, type d’essai ou norme d’essai pour trouver rapidement les produits pertinents.

    • Systèmes d’essai de roches et géomécaniques
      • Systèmes d’essai de mécanique des roches
      • Système d’essai de roche polyaxial

      Roche et géomécanique

      Recherche de solutions

      Recherchez par matériau d’essai, type d’essai ou norme d’essai pour trouver rapidement les produits pertinents.

    • Systèmes ferroviaires
      • Système d’essai de ressort pneumatique
      • Système d’essai d’amortisseur ferroviaire
      • Système de fatigue de contact par roulement (RCF)
      • Systèmes d’essai des cadres de bogies de canaux 4-28
      • Système de caractérisation et de vibration des bogies
      • Système d’usure et de performance des pantographes
      • Systèmes d’essais à force élevée
      • Systèmes d’essais de la durabilité des amortisseurs
      • Systèmes d’essais d’élastomère
      • Composants modulaires

      Rail

      Recherche de solutions

      Recherchez par matériau d’essai, type d’essai ou norme d’essai pour trouver rapidement les produits pertinents.

    • Composants de systèmes d’essai
      • Vérins et servo-vannes
      • Groupes hydrauliques SilentFlo™
      • Distributeurs hydrauliques 295
      • Stands et cadres
      • Composants porteurs de charge
      • Contrôleurs FlexTest®
      • Acquisition de données FlexDAC
      • Capteurs de force de roue SWIFT® Evo

      Composants de systèmes d’essai

      Recherche de solutions

      Recherchez par matériau d’essai, type d’essai ou norme d’essai pour trouver rapidement les produits pertinents.

    • Logiciel d’essai et surveillance
      • Logiciel RPC® Connect
      • Logiciel TestSuite™
      • Logiciel AeroPro™
      • Logiciel STEX™ Pro
      • Logiciel d’essai d’élastomères
      • Logiciel d’essai des amortisseurs
      • TestWare® polyvalent (MPT)
      • Logiciel First Road Interact
      • Gestionnaire de commande multi-pompes
      • Surveillance des équipements

      Logiciel et surveillance

      Recherche de solutions

      Recherchez par matériau d’essai, type d’essai ou norme d’essai pour trouver rapidement les produits pertinents.

  • Services
    • Services
      • Étalonnages et métrologie
      • Services de conseil et d’ingénierie
      • Surveillance des équipements
      • Entretien périodique et du liquide
      • Réparations et remise à neuf
      • Services de déménagement

      Services et assistance

    • Plans
      • Programmes d’assistance logicielle
      • Programmes d’assistance technique
      • Programmes d’entretien
      • Garantie prolongée

      Services et assistance

    • Formation

      Cours de formation

    • Pièces

      Pièces

    • Assistance
      • Soutien Technique
      • Articles De Connaissances
      • Manuels Techniques
      • Téléchargements De Logiciels

      Portail myMTS

  • Entreprise
    • Notre entreprise
      • À propos de MTS
      • Présence globale
      • Salons et événements
      • Historique

      Notre entreprise

    • Carrières

      Carrières

    • Durabilité

      Durabilité

    • Fournisseurs
      • Accueil Fournisseur
      • Produits et services

      Fournisseurs

  • Recherche de solutions
  • Nous contacter
  • R&D Test Systems
  • Technologies E2M
  • Portail myMTS
  • Sites mondiaux
  • Rechercher
Accueil > Vérification des prévisions relatives à la durée de vie des turbines

Empa : vérification des prévisions relatives à la durée de vie des turbines grâce à la TMF

La méthodologie d’essai TMF de l’Empa exige un système d’essai capable de passer du contrôle de la déformation mécanique à celui de la charge au cours du même cycle, tout en superposant des vibrations à haute fréquence.

DÉFI DU CLIENT

Les conceptions actuelles des turbines à gaz et à vapeur permettent de relever des défis encore inexistants il y a plusieurs décennies. Une efficacité accrue nécessite des températures de fonctionnement plus élevées et des matériaux capables de résister à l’oxydation et au fluage dans de telles conditions. Des cycles de service plus flexibles signifient que ces matériaux doivent également résister aux dommages causés par la fatigue thermomécanique. Bien entendu, toutes ces améliorations ne doivent pas être apportées au détriment des coûts d’exploitation ou de la fiabilité.


C’est pourquoi les philosophies de conception évoluent. Par conséquent, les méthodes conventionnelles d’estimation de la durée de vie ne sont pas nécessairement la meilleure option pour estimer précisément la durée de vie des composants de turbines. De nouvelles méthodes sont nécessaires. Celles-ci doivent toutefois être testées et vérifiées avant que les fabricants et les utilisateurs finaux ne puissent s’y fier.

L’Empa, un institut de recherche fédéral suisse situé à Dübendorf, près de Zurich, fait figure de pionnier dans ce domaine. Grâce à une approche innovante des essais de fatigue thermomécanique (TMF), les chercheurs de l’Empa sont en mesure de simuler précisément les conditions de fonctionnement proches de la réalité des turbines et de vérifier l’efficacité de nouvelles méthodes de prédiction.

essais tmf

Les chercheurs utilisent les technologies TMF pour prévoir efficacement la durée de vie des turbines.

« Les essais TMF sont habituellement utilisés pour la caractérisation des matériaux », a déclaré le Dr Stuart Holdsworth, chef du groupe chargé de l’intégrité à haute température de l’Empa. « Nous utilisons les résultats de ces essais pour former également la base de concepts avancés de modélisation de la déformation et des dommages des matériaux et, surtout, pour analyser l’efficacité de nouvelles procédures d’évaluation à haute température dans le but de prévoir la durée de vie des composants. »

Les composants des nouvelles turbines sont conçus pour fonctionner à des températures aussi élevées que possible, et ce, aussi efficacement que possible, mais pas au point que les matériaux constitutifs dépassent les limites de leurs propriétés. Afin d’éviter une défaillance prématurée à haute température, il est nécessaire de tenir pleinement compte des processus de dégradation dépendant du temps, tels que le fluage et l’oxydation, et de leurs effets d’interaction sur l’accumulation des dommages dus à la fatigue.

Les études de fluage simple ou de fatigue par fluage se concentrent sur la façon dont les matériaux réagissent lorsqu’ils sont soumis à une charge élevée constante et à une température élevée. Mais cela ne reflète pas exactement l’utilisation réelle de la turbine, au cours de laquelle les charges et les températures fluctuent.

« En raison de la tendance croissante vers un fonctionnement basé sur deux quarts de travail dans les années 1990, puis de l’adoption accrue d’unités à cycle combiné qui s’est ensuivie, la nécessité d’un fonctionnement plus flexible et le nombre de démarrages/arrêts des turbines attendus par le client n’ont cessé d’augmenter », a déclaré Stuart Holdsworth. « Aujourd’hui, les exigences sont encore plus poussées. »

De la même manière, les cycles de service des moteurs à réaction évoluent. Les moteurs utilisés dans les avions court-courriers et régionaux ont permis de réduire les délais entre le décollage et l’atterrissage. Grâce aux ailes plus courtes et au corps plus étroit de ces avions, les moteurs sont soumis à des contraintes vibratoires très différentes de celles des moteurs des avions long-courriers, qui sont aussi plus grands.

En raison de l’évolution constante des cycles de service, il est difficile pour les fabricants de turbines de prévoir avec certitude la durée de vie de chaque composant. Le fait de connaître le « maillon faible » permet aux fabricants d’améliorer la fiabilité des nouvelles conceptions et de mettre en place des calendriers d’entretien efficaces axés sur de potentielles faiblesses.

C’est pourquoi Stuart Holdsworth et son équipe ont mis au point une approche innovante de l’évaluation des composants de turbines à haute température, impliquant une analyse par éléments finis non linéaires et des dommages liés à la fatigue par fluage, ainsi qu’un moyen efficace d’analyser et de vérifier les prévisions.

La technique d’analyse est basée sur un processus itératif, commençant par une évaluation initiale de la fatigue par fluage de composants spécifiques de la turbine. Une analyse non linéaire avancée par éléments finis est utilisée pour déterminer les états de contrainte/déformation et les points critiques de ces composants pendant l’utilisation. Sur la base de ces informations, l’équipe peut alors faire des prévisions sur la durée de vie des composants.

Pour déterminer l’exactitude de ces prévisions, l’équipe de Stuart Holdsworth a mis au point une méthodologie d’essai TMF permettant de reproduire le cycle de service avec les mêmes états de contrainte/déformation thermique et mécanique que ceux identifiés lors de l’analyse initiale du composant réel. Ce processus est ensuite répété et les résultats sont utilisés pour affiner la procédure d’analyse jusqu’à avoir la certitude qu’elle permet de prévoir précisément la durée de vie.

SOLUTIONS MTS

Pour effectuer ses essais, le laboratoire de l’Empa utilise deux systèmes d’essai servo-hydrauliques de MTS capables de réaliser des essais TMF complexes. Les capacités de ces systèmes, leurs accessoires et les architectures de leur contrôleur numérique et de leur logiciel tiennent compte de deux aspects uniques de l’approche de l’Empa des essais TMF.


Le premier est la capacité à reproduire les états de contrainte/déformation au niveau des points critiques des composants dans des conditions de fonctionnement réelles des turbines. Pour ce faire, l’essai doit passer du contrôle de la déformation mécanique à celui de la charge au cours du même cycle, ce qui exige une flexibilité sans précédent. Des techniques de compensation avancées assurent un contrôle précis de la servovalve nécessaire pour changer de mode de commande. En outre, le logiciel MTS TestSuite™ permet aux opérateurs de créer des formes d’onde hautement personnalisées qui intègrent la séquence appropriée de rampes et de suspension, ainsi que de créer un cycle unique à plusieurs segments avec deux modes de commande distincts.

essais tmf

Le logiciel MTS TestSuite permet aux concepteurs de tests de créer des formes d’onde personnalisées.

Le deuxième aspect pris en compte est la possibilité de superposer des vibrations à haute fréquence à des états de contrainte/déformation cycliques à fréquence relativement basse pour simuler, par exemple, les charges de flexion des gaz sur les ailettes des turbines superposées à une charge centrifuge cyclique. La variation de la pression du gaz sur l’ailette est due à l’interaction cyclique des pales en mouvement et fixes, tandis que la charge centrifuge cyclique est une conséquence des conditions de fonctionnement de la turbine. Là encore, l’architecture de contrôle de la solution d’essai MTS offre la vitesse de traitement et la souplesse de programmation nécessaires pour ajouter ces vibrations à l’essai TMF et créer une simulation très réaliste.

AVANTAGES CLIENTS

Les véritables bénéficiaires de l’approche unique de l’Empa en matière d’essais TMF sont les fabricants de composants et de structures de turbines à gaz et à vapeur, ainsi que les exploitants d’avions et de centrales électriques qui les utilisent. Dans la mesure où l’Empa peut désormais générer et vérifier des prévisions plus précises de la durée de vie en fonction de la manière dont les turbines seront véritablement exploitées, les fabricants peuvent développer et optimiser de nouvelles conceptions en toute confiance. Les utilisateurs finaux peuvent quant à eux être tout aussi sûrs que les turbines répondront à leurs exigences en matière de performance, de fiabilité, d’efficacité et de sécurité.

TMF

En savoir plus sur les solutions d’essais de fatigue thermomécanique

Solutions TMF
Stay Connected
  • LES INDUSTRIES
  • Automobile
  • Matériaux
  • Aérospatial
  • Biomédical
  • Génie civil
  • Roche et géomécanique
  • Énergie
  • Ferroviaire
  • VENTES ET SUPPORT
  • Bureaux de ventes
  • Services
  • Formation
  • Pièces
  • Portail Clients
  • FOURNISSEURS
  • Conditions générales
  • Produits et services
  • Attentes
  • Normes de fabrication
  • Emballage et étiquetage
  • Guide de routage
  • SOCIÉTÉ
  • À propos de
  • Communiqués de presse
  • Carrières
  • Spectacles et événements
  • Culture
  • Durabilité
  • Historique
  • SOLUTIONS
  • Applications
  • Normes d'essai
  • Produits
  • RESSOURCES
  • Centre d'apprentissage
  • Recherche de solutions
  • Qualité
  • Sécurité des produits
  • Brevets
  • NOUS CONTACTER
  • SOUTIEN : 952-937-4000
  • Demande en ligne
  • Demander un devis
  • Bureaux de ventes
  • ENTREPRISES
  • Systèmes MTS
  • Technologies E2M
  • Systèmes de test R&D
  • MTS SANS Chine
    • © Systèmes MTS. Tous droits réservés.
    • 952.937.4000
    • Politique de confidentialité
    • Conditions d'utilisation
    • Conditions générales
    • Loi sur l'esclavage moderne
    • Préférences de cookies
Nous utilisons les cookies nécessaires pour faire fonctionner notre site. Nous aimerions également mettre en place des cookies analytiques facultatifs pour nous aider à l’améliorer. Nous ne définirons pas de cookies facultatifs à moins que vous ne les activiez.
Refuser Accepter
Nous utilisons les cookies nécessaires pour faire fonctionner notre site. Nous aimerions également mettre en place des cookies analytiques facultatifs pour nous aider à l’améliorer. Nous ne définirons pas de cookies facultatifs à moins que vous ne les activiez.
Refuser Accepter