Numerical-experimental confrontation in the simulation of tool/abradable material interaction
Confrontation entre résultats expérimentaux et numériques pour la simulation de l'interaction outil/abradable
Résumé
In turbomachinery, depositing abradable coatings along the circumference of casings is recognized as a robust solution which combines the adjustment of operating clearances with the reduction of non-repairable damages potentially affecting the rotating blades. Accordingly, the modeling of the removal process experienced by these materials is of growing industrial importance. Based on a numerical strategy detailed in a previous publication by the authors, the present study aims at describing the mechanical behavior of abradable coatings used within turbomachines in the context of translational high-speed interactions with a rigid tool. The developed plastic constitutive law macroscopically capturing the abradable material removal is first enriched to account for its strain rate dependence. Then, a sensitivity analysis with respect to a few parameters of interest is conducted and calibration of the numerical investigation with existing experimental data validates the proposed approach. Finally, the strain-rate dependence of the viscoplastic law implemented within a full numerical three-dimensional rotor/stator interaction is addressed. Results reveal that viscoplastic terms have minor effects in turbomachinery interactions.
Le dépôt d'un revêtement abradable sur le carter est reconnu depuis plusieurs années comme une solution robuste permettant à la fois un ajustement des jeux de fonctionnement et une limitation des dégâts causés par des contacts entre les sommets d'aube et le carter environnant. En particulier, la modélisation de l'enlèvement de matière se produisant lors de contacts est d'une importance grandissante d'un point de vue industriel. À partir d'une stratégie numérique présentée dans de précédentes publications par les mêmes auteurs, cette étude se focalise sur la description du comportement mécanique des revêtements abradables utilisés au sein des turbomachines dans le contexte d'interactions à hautes vitesses avec un outil rigide. La loi plastique utilisée pour la représentation macroscopique du matériau abradable est tout d'abord enrichie afin de prendre en compte une dépendance au taux de déformation du matériau. Puis, une étude de sensibilité est conduite par rapport à certains paramètres lesquels sont ensuite calibrés pour obtenir une bonne approximation de résultats expérimentaux. Finalement, l'influence de la dépendance au tauxde déformation est évaluée dans le contexte de simulations de contacts aubes/carterau sein de turbomachines.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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