Integration of finite element analysis for lifing in a design and analysis platform for gas turbines

Résumé

La conception des turbines à gaz est un processus à multiples facettes qui nécessite l’interaction de plusieurs disciplines comme l’aérothermique, la performance, le système d’Air Secondaire (SAS), l’analyse par éléments finis (FEA) et le lifing. Travailler dans des domaines multiexpertises exige des tâches sans valeur ajoutée comme la transmission ou la gestion des données entre les logiciels mais également des tâches fastidieuses parmi le pré-traitement, le traitement et le post-traitement notamment répétitifs et similaires ce qui demande un temps important. L'objectif de la plateforme de conception et d’analyse est de regrouper toutes les disciplines utilisant plusieurs logiciels pour les turbines à gaz et de les intégrer dans un contexte d’Optimisation et de conception Multidisciplinaire (OMD) grâce à l'automatisation. Cette thèse porte sur l’intégration de l’outil d’analyse par éléments finis (FEA) afin d’évaluer la durée de vie des composants du moteur dans une plateforme de conception et d’analyse. Un outil automatisé a été développé intégrant le logiciel par éléments finis utilisé par Siemens, SC03, qui résout le modèle de turbine à gaz en mode structurel, thermique et thermomécanique. Cet outil est principalement conçu et testé pour les ingénieurs d’intégrité mécanique et de modélisation thermique du moteur. Ces derniers ont besoin de données différentes des analyses, pour cela, un flux de travail a été créé permettant à l’utilisateur de faire du pré-traitement, du traitement et du post-traitement. L’implémentation du flux de travail a été rendu possible grâce à l’automatisation. L’outil créé dans la plateforme digitale inclut l’automatisation des analyses du moteur thermique. L’utilisateur peut générer une quantité importante de données d’entrée qui définissent le cycle du moteur soit Basic Design Data (BDD) et les résultats des analyses de simulation numérique soit Finite Element Model (FEM) pour différentes configurations de moteur. À la suite des analyses, une étape d’extraction a été mise en place ainsi qu’une interface utilisateur pour faciliter le post-traitement ce qui permet aux utilisateurs de choisir les quantités voulues comme les déplacements, contraintes et températures. Cette plateforme et application multidisciplinaire a pour but de réduire le temps du cycle et les coûts de conception tout en améliorant la qualité et la robustesse du procédé de conception.

Date	25 juin 2020
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Saïd Hany Moustapha (Directeur(-trice)) & François Garnier (Codirecteur(-trice))