Formation Simcenter NX Nastran – Fatigue et fluage

À propos de notre formation Simcenter NX Nastran – Fatigue et fluage

Une structure peut être soumise à des milliers de cycles de chargement, rester sous effort à température élevée pendant de longues périodes ou cumuler ces deux conditions de service. Notre formation Simcenter NX Nastran – Fatigue et fluage aborde ces situations à partir de cas industriels. Elle montre comment exploiter les résultats d’un calcul par éléments finis pour estimer le dommage en fatigue et comment simuler l’évolution des déformations et des contraintes au cours du temps dans une analyse de fluage.

Cette formation s’adresse aux ingénieurs, techniciens et chargés d’études qui disposent déjà des bases du calcul statique par éléments finis et souhaitent les appliquer à des problématiques de tenue en service. Les exercices suivent la démarche d’un bureau d’études, depuis la définition des chargements mécaniques et thermiques jusqu’à l’interprétation des résultats dans les zones critiques. Le programme comprend également une introduction à la démarche FKM et au traitement des assemblages soudés en fatigue.

En fatigue, les participants exploitent les contraintes calculées avec Nastran pour évaluer l’effet d’un historique de chargement cyclique sur le dommage ou la durée de vie estimée. En fluage, ils mettent en place un calcul non linéaire dépendant du temps et suivent l’accumulation des déformations ainsi que la redistribution des contraintes pendant le maintien à chaud. Les exercices montrent comment la qualité des données matériau, le maillage et le choix des incréments de temps influencent la portée des résultats.

Notre formation Simcenter NX Nastran – Fatigue et fluage est proposée en présentiel ou à distance sur l’ensemble du territoire français, notamment à Paris, Lyon, Marseille, Lille, Nantes, Toulouse, Strasbourg, Rennes et Bordeaux. En intra-entreprise, les exercices peuvent être adaptés à vos problématiques industrielles en fonction des géométries, des chargements et des données matériau disponibles.

Objectifs de la formation Simcenter NX Nastran – Fatigue et fluage

Cette formation Simcenter NX Nastran – Fatigue et fluage a pour objectif de permettre aux participants de mettre en œuvre une démarche de simulation par éléments finis pour étudier des structures soumises à des chargements cycliques ou maintenues sous charge à température élevée. À l’issue de la formation, les stagiaires seront capables de traduire les conditions de service en cas de charge mécaniques et thermiques, de préparer le modèle éléments finis et d’extraire les contraintes et déformations dans les zones critiques. Pour l’analyse en fatigue, ils apprendront à caractériser les cycles de sollicitation, à sélectionner les données matériau adaptées et à exploiter les résultats Nastran pour estimer le dommage cumulé ou la durée de vie en fonction de la méthode retenue. Une introduction à la démarche FKM leur permettra de situer les vérifications applicables aux pièces mécaniques et aux assemblages soudés.

Pour l’analyse en fluage, les participants apprendront à sélectionner une loi de comportement à partir des données matériau disponibles, à configurer une analyse non linéaire dépendante du temps et à définir les durées de maintien ainsi que les incréments de calcul. Ils sauront suivre l’évolution des déformations de fluage et la redistribution des contraintes, contrôler la convergence et vérifier la sensibilité des résultats au maillage et au pas de temps. Enfin, ils seront capables d’identifier les conditions de service qui nécessitent d’examiner l’interaction entre fatigue et fluage, et de documenter les hypothèses de calcul, le domaine de validité des données matériau et les limites des estimations à long terme.

Programme de formation Simcenter NX Nastran – Fatigue et fluage

Introduction à la fatigue et au fluage des structures

• Identifier les mécanismes de dégradation associés aux sollicitations cycliques et au maintien en charge à température élevée.
• Décrire les conditions de service d’une pièce mécanique : amplitudes et fréquences de chargement, températures, durées de maintien et durée de fonctionnement visée.
• Choisir une démarche d’analyse adaptée au phénomène étudié et aux données disponibles : fatigue, fluage ou examen de leur interaction.

Préparation du modèle éléments finis dans Simcenter NX

• Préparer la géométrie et identifier les zones à examiner : congés, changements de section, interfaces et assemblages soudés.
• Définir les appuis, les liaisons, les contacts et les symétries en tenant compte des chargements mécaniques et thermiques.
• Adapter le maillage aux gradients de contraintes et distinguer une concentration de contraintes physique d’une singularité numérique.

Calcul des contraintes sous sollicitations mécaniques et thermiques

• Construire les cas de charge représentatifs du fonctionnement : forces, pressions, couples, champs de température et cycles de service.
• Évaluer les effets de la dilatation thermique empêchée et identifier les situations qui nécessitent de prendre en compte un comportement non linéaire.
• Vérifier l’équilibre des efforts et exploiter les champs de contraintes et de déformations qui serviront de base aux analyses de fatigue et de fluage.

Principes et méthodes d’analyse en fatigue

• Déterminer la contrainte moyenne, l’amplitude de contrainte et le rapport de charge à partir d’un cycle de sollicitation.
• Distinguer la fatigue à grand nombre de cycles de la fatigue oligocyclique et situer les approches fondées sur les courbes S–N et ε–N.
• Étudier l’influence de la contrainte moyenne, de l’état de surface, des concentrations de contraintes et de la température sur l’évaluation en fatigue.

Évaluation de la durée de vie en fatigue

• Exploiter les résultats Nastran pour déterminer les sollicitations cycliques dans les zones critiques et choisir la grandeur de contrainte adaptée à la méthode retenue.
• Traiter un historique de chargement variable par comptage des cycles Rainflow et estimer le dommage cumulé selon la règle de Palmgren-Miner.
• Interpréter les résultats en termes de dommage ou de durée de vie estimée, puis examiner leur sensibilité aux hypothèses de chargement et aux données matériau.

Introduction à la démarche FKM et traitement des soudures

• Présenter les étapes d’une vérification selon la démarche FKM et identifier les données nécessaires à son application au cas étudié.
• Distinguer les vérifications en statique et en fatigue, ainsi que le traitement des pièces non soudées et des assemblages soudés.
• Relier le choix du maillage et de la méthode d’extraction des contraintes au critère retenu, notamment au voisinage d’un pied de cordon.

Comportement en fluage et identification des données matériau

• Identifier les phases primaire, secondaire et tertiaire du fluage et distinguer la déformation différée, la relaxation des contraintes et la rupture à long terme.
• Lire et interpréter les courbes de déformation en fonction du temps, les données à déformation imposée et les données de rupture en fluage.
• Identifier les paramètres d’une loi de type Norton ou Norton–Bailey à partir de données disponibles et vérifier la cohérence des unités ainsi que le domaine de validité en contrainte, en température et en durée.

Mise en œuvre d’un calcul de fluage dans Simcenter NX Nastran

• Configurer une analyse non linéaire dépendante du temps et renseigner les propriétés matériau nécessaires au modèle de fluage retenu.
• Construire la séquence de chargement mécanique et thermique, définir la durée physique des phases de maintien et régler les incréments de temps.
• Contrôler les messages du solveur et la convergence, puis vérifier la sensibilité des résultats au pas de temps dans les phases où la réponse évolue rapidement.

Post-traitement et interprétation des résultats de fluage

• Extraire l’évolution des déplacements, des contraintes et des déformations de fluage au cours du temps dans les zones critiques.
• Analyser la redistribution des contraintes et distinguer la déformation élastique, la déformation thermique et la déformation de fluage dans les résultats disponibles.
• Comparer les résultats à un cas de référence simple et évaluer l’incidence des hypothèses matériau et des extrapolations sur les prévisions à long terme.

Interaction entre fatigue et fluage

• Identifier les cycles de service qui combinent des variations de charge ou de température avec des phases de maintien à chaud.
• Examiner l’influence du temps de maintien et de la relaxation des contraintes sur les sollicitations rencontrées au cours d’un cycle.
• Déterminer dans quelles conditions les deux phénomènes peuvent être évalués séparément et quand une méthode d’interaction dédiée est nécessaire.

Études de cas et synthèse de la démarche

• Réaliser une étude de fatigue sur une pièce mécanique soumise à un chargement cyclique, du calcul des contraintes à l’estimation du dommage.
• Réaliser une étude de fluage sur un composant maintenu sous charge à température élevée et suivre l’évolution des déformations au cours du temps.
• Documenter les hypothèses, les données matériau, les paramètres de calcul et les limites d’interprétation des résultats pour rendre l’étude reproductible.