Modélisation paramétrique du pressage d'aubes de turbines

Dans le cadre du projet de recherche sur les turbines Francis mené en collaboration avec GE Hydro, l'objectif est de développer des outils numériques rapides permettant d'estimer la force nécessaire que doit développer une presse pour former les aubes. Pour traiter ce problème, deux voies peuvent être envisagées : utiliser des résultats expérimentaux pour en déduire des lois empiriques ou utiliser les outils de calcul par éléments finis pour modéliser le procédé de formage et ainsi calculer numériquement la force de pressage. Notre partenaire industriel ne disposant que de très peu de données (portant uniquement sur le pressage de trois d'aubes de géométrie différente), la méthode basée sur une simulation par élément finis est la seule alternative possible. Les quelques données expérimentales servirons à vérifier la validité des résultats. Afin de simuler le pressage d'une aube, il est important de bien comprendre le procédé de pressage et la nature des pièces à fabriquer. Les aubes de turbines sont des pièces de grande taille faites dans des matériaux à haute résistance difficiles à travailler. Une plaque prédécoupée est d'abord chauffée dans un four. Une fois chauffée, la plaque est transportée dans la presse où elle va prendre progressivement la forme de la matrice à mesure que la presse se ferme. La modélisation du pressage repose sur les hypothèses mécaniques suivantes : les matrices sont supposées rigides indéformables, une loi plastique multi-linaire est utilisée pour la plaque, un contact unilatéral avec frottement de Coulomb et frottement visqueux est considéré entre la plaque et les matrices, la température est supposée constante pendant la phase de pressage. L'outil développé utilise le code de calcul par élément finis ANSYS et fait appel au solveur explicite LS-Dyna. Un fichier de points définissant la géométrie de l'aube désirée permet de définir la géométrie du modèle. Les propriétés à chaud des matériaux pouvant constituer la plaque, et les facteurs causant le refroidissement sont pris en compte. Après avoir validé à l'aide des données expérimentales l'outil de calcul, une étude de sensibilité de la force de pressage aux paramètres géométriques a été menée. Un grand nombre de simulations a été réalisé mettant en relief le rôle des paramètres géométriques. Le principal inconvénient de l'utilisation de la méthode des éléments finis est le temps de calcul qui ne permet pas d'intégrer l'outil de simulation dans un processus industriel d'optimisation de la forme de l'aube. A cette fin, un modèle paramétrique, fonction de la géométrie de l'aube, a donc été développé pour estimer la force de pressage. Ce modèle combine une analyse en composantes principales pour sélectionner les paramètres les plus influents et la méthode des moindres carrés (appliquée sur des données obtenues par simulation éléments finis) pour obtenir un modèle polynomiale. Ce modèle utilise six paramètres définissant la géométrie de l'aube. Si le modèle restitue assez bien les données ayant servies à le définir, son pouvoir de précision n'est pas suffisant. En complément, une modélisation par réseau de neurones a été réalisée. Un réseau de neurones utilisant deux couches cachées de quatorze neurones a finalement été développé. Si ce modèle améliore considérablement la prédiction de la force, il reste encore à valider avec un plus grand nombre de simulation.

Level thesis:degree_level

masters

Grantor dc:publisher

École de technologie supérieure

Year dc:date

2007

Author dc:creator

• Bellizzi, Thibaut

• Turbines Aubes Modèles mathématiques. pressage

Language dc:language

fr

Identifier

INSERT-YOUR-LIBRARY-ID-HERE247

OAI record oai:identifier

https://espace.etsmtl.ca/cgi/oai2?verb=GetRecord&metadataPrefix=oai_etdms&identifier=oai%3Aespace.etsmtl.ca%3A247