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Participation SAFRAN au GDR
FATACRACK
Contexte et Enjeux
S. Pierret/D. Soria (Snecma) 08/10/2014
GDR Fatacrack SAFRAN – 08 octobre 2014 – Diffusion restreinte
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SOMMAIRE
/1/ Contexte de la Tolérance aux Dommages à SAFRAN
/2/ Les essais et la modélisation de propagation de fissure à
SAFRAN
/3/ Quelques études de cas complexes – études R&T
/4/ Les méthodes numériques et les outils déployés à SAFRAN
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
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Contexte de la Tolérance aux Dommages
à SAFRAN
/01/
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
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LA TOLÉRANCE AUX DOMMAGES
La Tolérance Aux Dommages (TAD) est l’analyse de la capacité d’une
structure à remplir sa mission en présence d’anomalies préexistantes
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
Les anomalies préexistantes résultent :
Du procédé de réalisation des matériaux
Du procédé d’assemblage de sous-ensembles
D’impacts survenant au cours de la manipulation des pièces
Les anomalies peuvent être :
réelles ou hypothétiques
de taille imposée par la règlementation
fonction de la capacité de détection des moyens de contrôle (CND)
Remarque : les dommages apparaissant en fonctionnement (HCF ou LCF) sont
exclus du périmètre de la TAD (ils font l’objet de justifications spécifiques)
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PERIMETRES COUVERTS PAR LA TAD
Certification : FAA -
EASA
Damage Tolerance
Methods for
Anomalies
Manufacturing
Process and
Inspection NDI Development
Materials Data
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
Plusieurs thématiques autour de la tolérance aux dommages
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PIÈCES CONCERNÉES PAR LA TAD CHEZ SAFRAN
SN – DMA et TM :
Pièces N1 : disques de compresseur (TA6V, Ti17, Ti6242b, Ti6242ab, Inco718),
disques de turbine (Inco718, N18), arbres BP/HP (M250, 40CDV12, ML340).
Zones de soudures sur pièces N1 :
Soudures FE (M88: Ti17/Ti6242ab et Ti17/Ti17, SC: Ti17/Ti6242b),
Soudures FI (GE90-GP7000 : Ti17/Ti17, Ti17/Ti6242b, Ti6242b/Ti6242b, M88:
Inco718/N18, Inco718/Inco718, SaM146-TP400 : Inco718/Inco718)
Pièces N2 : aubages compresseur (Ti6242ab, Ti17, Inco718), aubages turbine (AM1,
DS200, In100, R77, R125), carters
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
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PIÈCES CONCERNÉES PAR LA TAD CHEZ SAFRAN
Aircelle. Tuyères de l’A380, Suspensions moteurs A318, SaM146, Learjet: pièces PSE (Principal Structural
Element): tubes en Inco 718 soudé; ferrures en 15-5PH, TA6V, Marval X12H, inconel 718 .
TA. Pièces N1 (TA6V, E-40CDV12, Maraging250): utilisation des courbes clients ; pièces
N2 et N3 Tambour, aubes et carter de compresseur basse pression, Supports paliers et arbre
BP, Réservoir d’huile et groupes de lubrification
Exhaust A380 (Ti Beta21S)
Suspension moteur SaM146
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
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Les essais et la modélisation de
propagation de fissure à SAFRAN
/02/
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
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Volume d’essais SAFRAN en sous-traitance
Principalement des essais pour tracer les lois de propagation pour utilisation dans une démarche de certification
Spécifications : Respect des normes (E647 et E399),
Vérification des dépouillements : Courbe de calibration proposée en norme ou mise au point en interne
Vérification des polynômes de calcul de DK (cf. Norme)
Volume d’essais Pour SNECMA Villaroche : 500 essais/an en propagation + 50 essais/an en ténacité
Priorités : Essais standard (réception matière, pièces types, études simples…) + Montée en compétence de quelques sous-traitants identifiés pour déchargement des moyens internes et passage de la charge des études de TAD à gros volumes (Etudes de nocivité de défauts de surface)
Pour TM : 50 essais/an en propagation
Pour Techspace Aero : 25 essais par an, dont la moitié de K1c (essentiellement des essais de dissections périodiques)
Pour MBD : WB et SE, estimation du nombre d'essais annuels : 10 à 50 essais de ténacité et 10 à 20 essais de propagation de fissure (variable d'une année à l'autre)
Pour SNECMA Vernon : Une dixaine d’essais par an
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
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Modélisation de la propagation de fissure
La loi de Paris est la plus couramment utilisée
Correction de l’effet du rapport de charge avec la loi d’Elber
Pas de modélisation du seuil de non propagation
Critère d’arrêt KIC
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
fm
f KbaRCN
a
1.00E-09
1.00E-08
1.00E-07
1.00E-06
1.00E-05
1 10 100
da/
dN
(m/c
ycle
)
Delta K (MPaVm)
R=0.05
R=0,5
R=-0,5
Identification R=0,05
Identification R=0,5
Identification R=-0,5
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Modélisation de la propagation de fissure
Utilisation marginale des modèles qui représentent l’ensemble de la
courbe de propagation de fissure
Modélisation des seuils de non propagation et du KIC
Modélisation du régime de Paris
Utilisations des modèles BPQD et de Forman et Mettu
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
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Volume d’essais SAFRAN en interne
Principalement des essais pour l’étude de cas complexes, résolutions de
crise, validation de nouveaux modèles
Chez SNECMA Villaroche : environ 200-250 essais / an Priorités: Développement des compétences et du savoir faire sur des demandes spécifiques:
Essais sur anomalies de surface type rayures et chocs
Cycle thermo-mécaniques complexes
Missions complexes
Eprouvette à concentrations de contraintes
Chez SNECMA Vernon : environ 10 essais / an
Chez TM : mise au point en 2014 d’un moyen d’essai interne
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
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Descriptif moyens d’essais interne Snecma (Villaroche)
Machine de fatigue type fissuration (P. Brossier/A. Veray)
Capacités techniques des moyens d’essai
3 machines 100kN & 3 250kN contrôleur MTS
Suiveur de fissure monovoie ou 4 voies
Fours à résistances 3 zones 1100° max
Fours à lampe 1 zone 1200°C max
Pilotage sous LabVIEW
Cycle standard : sinus, triangle, trapèze
Cycles complexes (1E6 points aléatoires)
Cycles thermomécaniques.
Eprouvettes : CC, KBr, CT, SEN, tubulaire
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
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Quelques études de cas complexes –
études R&T
/03/
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
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Caractérisation de l’influence du temps de maintien
(Snecma) Nombreuses conditions de temps de maintien (durée du palier à charge
maximum constante, entre 90s et 3600s) et de température
Identification d’un loi de propagation représentative de la partie fluage
Addition à la partie fatigue pour décrire la propagation lors d’un chargement fatigue-temps de maintien
Pas d’interaction fatigue/TM
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
fatigue
Fatigue/TM
1.00E-08
1.00E-07
1.00E-06
1.00E-05
1.00E-04
1.00E-03
1.00E-02
10 100
da/
dN
(m/c
ycle
)
Delta K (MPaVm)
R=0.05
Identification R=0,05
Essais_300s
Identification_TM=300s
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Essais cycles TMF (Snecma)
Caractérisation de la vitesse de propagation au cours de chargements
thermo-mécaniques
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
Figure 1 : Représentation temporelle et en couplage contrainte/température des cycles thermomécaniques testés.
Le cycle pivot YQBE1 est noté en pointillé sur les tracés des cycles YQBE2, YQBE3 et YQBE4 en référence.
1.1.1 Cycles trapèze isothermes
0
200
400
600
800
1000
1200
0 5000 10000
Co
ntr
ain
te (
Mp
a) -
Tem
pé
ratu
re (
°C)
Temps (s)
YQBE5: Fond_alvéole_U
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 200 400 600
Co
ntr
ain
te (
Mp
a)
Température (°C)
YQBE5: Fond_alvéole_U
Loi avec effet TM
Loi sans effet TM
Essai
Différentes formes de cycles testées
• Avec/sans croisière
• Avec/sans décharge après T/O
• Influence Tmax
Quantification des écarts par rapport
à la modélisation classique (avec et
sans effet temps de maintien)
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Essais sur éprouvettes à Kt (Snecma)
Caractérisation de la propagation de fissure dans un zone à concentration
de contraintes avec plasticité confinée
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
1E-06
1E-05
0.0001
0.001
0.01
10 100
da/
dN
(m/c
ycle
)
Delta K (MPaVm)
Loi P501A_TM=300s
Loi P501A_TM=1200s
Essais_300s_S homogène
Essais_1200s_S homogène
Eprouvette Kt_TM=300s
Eprouvette Kt_slow/fast
650°C Loi 10/1200/10
Loi 10/300/10
Essais10/1200/10 Essais 10/300/10
Essais Kt 10/300/10
Essais Kt slow/fast (1200s)
Propagation de fissure ralentie par la
plastification en bord de trou
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Travaux R&T sur la nocivité des anomalies de surface
(Snecma – ENSMA, P’) Introduction d’anomalies représentatives puis essais de fatigue
Caractérisation grâce au suivi électrique des phases d’initiations, de
propagation dans un champ de contrainte résiduelles et de propagation
dans un matériau sain
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
90°
Scratch: V-type Dent: U-type & V-type
600 μm
Pt wire
Reference crack growth rate
Nf with RS ≈ 2 × Nf without RS
TTh de
relaxation
Forte influence des contraintes résiduelles de
compression sous l’anomalie intégration dans
un calcul de propagation de fissure S. Gourdin,
ENSMA, 2014
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Travaux R&T sur la propagation à chaud des alliages
pour disques (Snecma-ONERA; Turbomeca-ENSMA, P’) Investigation des interactions fatigue/fluage/environnement
Compétition environnement/chargement
Mécanisme de fragilisation par l’oxygène aux joints de grain
Modélisation avec Crack-Ox-Flu
Investigation des phénomènes de seuil (fatigue et temps de maintien)
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
Transgranular Transgranular Intergranular Intergranular
Threshold 1 Threshold 2 Propagation
10-300-10
Intergra
nular
E. Fessler, ONERA, 2014 Transition de mécanisme de propagation dans les faibles ΔK
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Travaux R&T sur la propagation des fissures courtes
(Snecma-LMT Cachan) Utilisation de la méthode incrémental pour modélisation la propagation
des fissures courtes (50-100μm)
Modélisation de l’influence de la contrainte T (chargement multiaxial) sur
la propagation de fissure
Essais de propagation fissures longues sur éprouvette en croix avec chargement
représentation fissures courtes
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
F. Brugier, LMT, 2014
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Les méthodes numériques et les outils
déployés À SAFRAN
/04/
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
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Eviter la dégradation du fabriquant de marque
Priorité pour les constructeurs d'avions et de moteurs, en particulier pour les civils
Sécurité des passagers = Impératif absolu
Évidentes raisons éthiques et économiques
Conformité aux normes internationales
Certification de vie du moteur de service
Prolonger la durée de vie de service des pièces du moteur
Exigences séquence de calcul
Rapide analyse d’une pièce fissurée
Evaluation robuste du FIC
Analyse des fissures multiples
Capacité d'analyse propagation de la fissure
CONTEXTE DES EXIGENCES SOCIÉTÉ EN
TOLÉRANCE AU DOMMAGE
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
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Sensibilité à la fissuration des pièces N1 : Catégorie fonctionnelle
Pièces de catégorie N1
Pièce a « défaillance catastrophique » : en cas de rupture, la rétention n’est pas assurée et peut donc entraîner la perte de
l ’avion. Pour une pièce à durée de vie limitée, la probabilité de rupture en fonctionnement doit être 0
Impose un dimensionnement soigné et/ou des essais destinés à prouver la durée de vie et la capacité de la pièce à résister à des
surcharges accidentelles.
Nécessite une étude minutieuse des cas de pannes pouvant conduire à ces surcharges.
Gammes figées (assurer la répétitivité) : Tout changement éventuel doit être soumis à une validation préalable afin de se
prémunir contre les effets imprévisibles d’une modification de fabrication.
Pièces de catégorie N2
Pièce non N1 dont la défaillance n ’est pas improbable et risque d’entraîner l’arrêt (volontaire ou non) du moteur en vol.
CONTEXTE DES EXIGENCES SOCIÉTÉ EN
TOLÉRANCE AU DOMMAGE
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
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Nageoires d’aubes Fan : Sollicitation
oligocyclique + vibratoire + Freeting
Aubes de turbines : Sollicitation oligocyclique
fortement couplés avec l’évolution thermique.
Maintien en température sous contraintes
Interaction fatigue /fluage/oxydation
Carters soudés : Sollicitation
oligocyclique + vibratoire
Safe crack growth
Disque Fan et tambour BP : Sollicitation
oligocyclique
Méthode probabiliste du type Hard- : Calculer
le risque des pièces en titane BP à éclatement du
fait de la présence d’une inclusion de type hard
alpha.
Aubes Fan : Sollicitation oligocyclique +
vibratoire
Safe- life : Fatigue à initiation
L’usage normal d’un composant sain ne
conduit pas à l’amorçage de fissure de fatigue
Freeting : Endommagement contact aubes -
disque
Attaches moteur : Sollicitation oligocyclique
(complexe du type spectre)
Fail-safe : Fatigue en propagation
L’usage normal d’un composant qui
comporte des défauts ne conduits pas à la
rupture du composant avant la prochaine
inspection (démonstration en risque
cumulé sur une flotte).
Disques et arbre de rotor : Sollicitation oligocyclique
Safe- life : Fatigue à initiation
L’usage normal d’un composant sain ne conduit
pas à l’amorçage de fissure de fatigue.
Fail-safe : Fatigue en propagation
L’usage normal d’un composant qui comporte des
défauts ne conduits pas à la rupture du composant
avant la prochaine inspection (démonstration en
risque cumulé sur une flotte)
Quels mécanismes limitent la « Durée de Vie »
CONTEXTE DES EXIGENCES SOCIÉTÉ EN
TOLÉRANCE AU DOMMAGE
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Etat de l’art des moyens de prévision de durée de vie en
propagation de fissures dans les structures métalliques de
turbomachine
/04-1/
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OUTILS DE FISSURATION 2D PLANE – SAFRAN OUTILS DÉTERMINISTES DE PRÉVISION DE DURÉE DE VIE EN PROPAGATION
FISSURE 2D PLANE DANS UN BARREAU ÉQUIVALENT SOUS CHARGEMENT THERMOMÉCANIQUE COMPLEXE
Outils de fissuration 2D Plane Safran
1. Snecma DMA : PROPAG V05R00-02 et DARWIN
2. Snecma DMS : NASGRO V7.01
3. Techspace Aero: NASGRO V7.01et PROPAG V05R00-02
4. MBD: NASGRO V7.01
5. TurboMeca NASGRO V7.01 – PROPAG V05R00-02
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OUTILS DE CALCULS OPÉRATIONNELS
Fissure 2D PROPAG (TOSCANE)
Propagation de fissure 2D plane Barreau équivalent
Approche analytique qui utilise des polynômes de champs de contraintes et
une loi de propagation de fissure du type Paris+Elbert
Durée de vie = Nombre de cycles en PdF à rupture
Fissure 3D (Approche fissure statique)FILI (FIssure LIbre = Fissure Conforme)
Outil d'insertion automatique d’une fissure dans un maillage 3D « FEM » Interface MSC Patran interface/Samcef ou Abaqus
Post-traitement des FICs sur le modèle 3D FEM fissuré
Avec de nombreuses itérations, nous extrayons Les FICs sur le chemin de propagation « plane », nous les utilisons
ensuite pour prédire la durée de vie de la propagation des fissures
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Modélisation de la propagation de
fissure 2D plane
/04-2/
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
Fissure
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Prévision de la
durée de vie
en propagation
de fissure
Calcul de K(t) STRUCTURE (RainFlow)
Calcul de a
Critères d’arrêt du calcul a = a + a
Critères d’arrêt Matériau •Rupture KIC,
• Rupture par instabilité charge limite
• seuil de propagation (LCF & HCF)
Critères d’arrêt géométrique •Arrêt de la PdF par atteinte des limites du Barreau (T,W)
• Arrêt de la PdF par atteintes des tailles de fissures fixées
(a,c et Sf)
Loi matériau de
fissuration
Formulaire initiale
(SNEQ-S1, SNEQ-Q2…)
Barreau + champs de
contraintes évolutifs
(calcul ASEF,
vibratoire, Spectre)
Calcul EF Élastique
Choix du barreau
équivalent
TYPE STANDARD
TYPE
COMPLEXE
PROPAG V5.0
PREPROPAG
V1.2 Données matériaux
SUSPENSION (Preffas) Spectre
Butées d’arrêt du calcul •N fixé
T
O
S
C
A
N
E
V
04
R
02
-
2
WorkBench
Samcef/Abaqus
Comportement
thermo mécanique
Principe de fonctionnement de PROPAG dans la chaine TOSCANE
Calcul de
(K/Rp0.2)(t)
PROPAGATION DE FISSURE 2D PLANE BARREAU ÉQUIVALENT
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
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Base
Champ de contraintes réelles
Modèle de fissure insérée de façon ergonomique dans un modèle de structure de turboréacteur
Projection du champ thermomécanique sur le barreau équivalent
Fissure initiale
Bibliothèque
Domaine de validité d’emploi
Mécanique linéaire de la rupture par fissuration fondée sur une analyse élastique du champ des
contraintes en petites déformations.
Mode de sollicitation
Mode I ou mode ouverture
2ac
a
c
a aca
PROPAGATION DE FISSURE 2D PLANE BARREAU ÉQUIVALENT
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
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Exemple de mise en place de barreau équivalent
Fond d’alvéole :Défaut au lieu critique
en DDV LCF
Barreaux σ max_princ
Au col de dent :Défaut au lieu de σ
max_princ
Barreaux découpant la
dent au col
Zones 2D des disques
Zones 3D des disques
Zones 3D des brides
PROPAGATION DE FISSURE 2D PLANE BARREAU ÉQUIVALENT
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
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Travaux 2014 Loi de propagation en temps de maintien - Laboratoire/Méthode
Corrélations essais / calculs
Etude d’impact sur chargements moteur
Mise en OP
Travaux sur les formulaires pour le calcul de KI
Nouveaux formulaires pour la propagation en fissure plane à front droit débouchant ou non en surface
et pour des gradients de contraintes quelconques
Amélioration identification du polynôme lissé pour le calcul de KI à travers les formulaires
Travaux sur la méthode des dislocations distribuées généralisant la notion de barreau équivalent
(barreaux et gradient spatial de contraintes quelconques)
Travaux sur les spectres de chargement
Filtrage des fichiers de type spectre
Proposition d’une méthode permettant d’accélérer les temps de calcul
Prise en compte de la plasticité adaptée en propagation de fissure - Laboratoire/Méthode
Développement de nouveaux outils et méthodologies
Corrélation calculs / essais sur des éprouvettes à Kt
Prise en compte du grenaillage
BenchMark Groupe Safran Fissuration 2D Plane
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
PROPAGATION DE FISSURE 2D PLANE BARREAU ÉQUIVALENT
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Travaux R&T - loi de fissuration avancée
Travaux sur le modèle Onera CrackOxFlu
Evaluation du modèle dans l’environnement Snecma
‒ Validation fonctionnelle pour les chargements complexes
‒ Étude de cas simples
‒ Vérification des couplages
‒ Analyse du filtrage
‒ Traitement les chargements complexes en entrée du modèle
Version initiale du modèle CrackOxFlu dansPROPAG et
ZeBuloN
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
TRAVAUX EN LIEN AVEC LA PROPAGATION
DE FISSURE 2D PLANE
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Travaux R&T - loi de fissuration avancée
Modèle incrémentale (LMT, Sylvie Pommier)
Thése F. Brugier
« Propagation des fissures courtes par fatigue sous chargement variable :
traitement de la micro-fissuration dans le modèle incrémental «
‒ Implémentation du modèle dans PROPAG avant la fin de l’année
‒ Etude de stabilité du modèle sur cas moteur
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
TRAVAUX EN LIEN AVEC LA PROPAGATION
DE FISSURE 2D PLANE
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Modélisation de la propagation de
fissure 3D statique FEM - XFEM
/04-3/
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
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Contexte
Étude en propagation de fissure dans des zones à géométries et chargements 3D, cycles complexes isothermes et anisothermes ( et q asynchrones)
Évolution des normes de dimensionnement pour la propagation de fissure
Problèmes en service: découvertes de fissures en flotte
Depuis 2007 l’utilisation de la méthode XFEM à SN DMA permet de réaliser la propagation de fissures sans préjuger de leurs formes ou de leurs parcours
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
Etudes de fissuration carter chambre SaM146
PROPAGATION DE FISSURE 3D
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PROPAGATION DE FISSURE 3D
Objectifs
Approche complémentaire de l’approche fissuration 2D plane disponible sous PROPAG
Utilisation pour les extensions de durée de vie, le traitement de problèmes d’exploitation et la
fourniture d’informations pour le dimensionnement en conception.
Assurer l’intégrité des équipements ou moteurs aéronautique ou spatiaux
Réactivité en cas d’événement en service.
Statuer rapidement sur la nocivité du défaut et permettre une situation transitoire
Objectifs à court terme
Rendre accessibles le calcul en fissuration 3D aux méthodes, aux BE/CEI et sous traitants pour :
Répondre aux problèmes en service (délais, qualité, essais virtuels)
Accroître l’utilisation des analyses de fissuration 3D lors des phases de développement et de certification
(facilité de mise en œuvre, aide à la décision, niveaux de certification des pièces).
Acquérir, conserver et entretenir l’expérience acquise
Formalisation de méthodologies d’analyse de fissuration 3D
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
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PROPAGATION DE FISSURE 3D
Objectif à court terme (suite)
Déploiement d’un outil industriel en remplacement de l’outil actuel FILI
assurance qualité logicielle
validation, stabilité,
opérabilité inter-codes EF, plate-formes de calcul,
Documentations
Notice
Tutoriaux
PM spécifique
Développements de fonctionnalités
Niveau 1 : intégration/industrialisation de l’état de l’art recherche
Niveau 2 : soutien à la préparation du « futur ».
Communaliser les besoins et les décliner aux partenaires scientifiques
Hiérarchiser les besoins
Mutualiser les coûts de développement
Coordonner la recherche amont
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
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FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
• Mécanique linéaire de la rupture MLR
• Hypothèse des petites déformations et des petits déplacements
• Evolution quasi-statique: les termes des accélérations sont négligés
• Matériau élastique linéaire: homogène et isotrope
• Surtout pas applicable à la fissuration ductile Importance de la zone de plasticité autour du front
Hypothèses de calculs
• Fissure initiale préexistante
Comment va-t-elle se propager? Statique et fatigue
• Critère de bifurcation
• Mode I+II proportionnel
• Détermination des facteurs d’intensité de contrainte KI, KII et KII sous hypothèse de déformations planes
• Propagation de fissure automatique: pas de critère d’arrêt du calcul (Kc et Ru)
Cadre de travail: élasticité linéaire en H.P.P
PROPAGATION DE FISSURE 3D CADRE THÉORIQUE
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FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
Modèle Fissure
EF paramétrée
Modèle EF
Fissuré
Modèle EF Sain
LBC Maillage
FIRE / FILI ZoomExtraction
Partenaires
INCKA FIRE / FILI et Zoomextraction
DISTENE YAMS - GHS3D
Insertion de fissure
Données d’entrée
au format :
SAMCEF ou ABAQUS
Données de sortie
au format :
SAMCEF ou ABAQUS
Chaîne encore « manuelle »
Post-traitement
Calcul des grandeurs de fissuration Facteurs d’Intensité de Contraintes K
Calcul
Thermomécanique
Samcef / Abaqus
Calcul des durées de vie
N cycles
Interface Homme Machine dans MSC.Patran
SÉMINAIRE SAFRAN - FISSURATION 3D OUTIL DE FISSURATION OPÉRATIONNEL
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Modèle de fissure paramétré
modèle en coque constitué:
d’un tore autour du front
des lèvres
paramètres géométriques :
position du centre de l’ellipse dans
le repère global du modèle sain,
taille ( a et c ),
diamètre du tore.
paramètres EF :
nombre d’éléments :
sur le front, sur la circonférence du tore...
c
a
Intersections des 2 maillages
Optimisation surfacique YAMS
Nombreux T3 de
mauvaise qualité
YAMS
Maillage volumique
maillé réglé du tore
Éléments
de Barsoum
maillage libre tétraédrique GHS3D
transition en éléments pyramidaux
SÉMINAIRE SAFRAN - FISSURATION 3D OUTIL DE FISSURATION OPÉRATIONNEL
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
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SÉMINAIRE SAFRAN - FISSURATION 3D OUTIL DE FISSURATION OPÉRATIONNEL
Exemple d’application
Carter extension
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Scénario et résultats
Crack n°1 Crack n°2 Crack n°3 = 1 inch Crack n°4 Crack n°5
Crack
front
SÉMINAIRE SAFRAN - FISSURATION 3D OUTIL DE FISSURATION OPÉRATIONNEL
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
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Prototype: Chaîne de fissuration 3D « Conforme » sous ZéBuLoN (ONERA –
ARMINES)
ZCRACKS Plug-in ABAQUS en cours
Méthode G-théta: Calcul d’une intégrale par méthode numérique
Hypothèse: Propagation non plane, fissure pré-définie
Plug-in Morfeo Crack (Cenaero) / SAMCEF
CALCUL DES FICS A PARTIR D’UNE FISSURE MODELISEE PAR LA METHODE X-FEM
Utilisation de Samcef/XFEM V15
Postraitement des résultats de FIC sur le modèle XFEM fissuré et leur exploitation pour la prévision de
DDV en propagation de fissure.
OUTILS FISSURATION 3D
2 axes d’efforts sur la propagation 3D
Travaux et partenariat en cours sur les méthodes X-FEM et conforme
Thème C du PRC DDV Structures chaudes (partenariat avec l’Onera sur l’outil Zébulon)
Partenariat avec Cenaero (outil Morfeo) sur des études avancées
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
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Domaine R&T SAFRAN -
Modélisation et Simulation pour
l’Ingénierie des Produits et Composants
Séminaire « Fissuration 3D » SAFRAN 15&16 Mai 2014 – Dammarie Les Lys
Didier SORIA / Juan-A. RUIZ-S. (SN DMA)
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SÉMINAIRE SAFRAN - FISSURATION 3D RECAPITULATIF CAS TEST METIER SAFRAN/POINTS BLOQUANTS
FATACRACK - FISSURATION / Octobre 2014
Utilisation dans le contexte industriel IHM, pré-post traitement (simplification des modèles, visualisations)
Temps de calcul (gestion des chargements complexes par blocs, parallélisation sur HPC)
Actualisation des modes propres en cours de propagation
Passages en compression, modes de cisaillement Contact entre les lèvres
Mode de ruine FAD (Failure Assesment Diagram) et rupture ductile
Loi de propagation Ténacité (KIc) : Effet de l’épaisseur, de l’environnement (FPH), du rapport de charge, etc. déformations planes, contraintes
planes
Loi de bifurcation Étude et validité du critère d’Erdogan/Sih : (Kmax, Kmin, Kmoy),
Critère de bifurcation par chargement non-proportionnel (contrainte T), autres critères biblio
Loi de propagation avancée da/dN : Influence de l’environnement (FPH), propagation sous vide (effet sur les ba.Ni), anisotropie
Multifissuration (non coplanaire) Coalescence, branchement
Multimatériaux Propagation multimatériaux (calcul du FIC au passage de l’interface)