DÉFI DU CLIENT
Le Mechanical Testing Operations Center (MTOC) de Rolls-Royce est un laboratoire d’essais innovant du groupe Rolls-Royce, dédié à l’évaluation mécanique et structurelle des composants des turbines à gaz pendant le développement, la production et l’utilisation. Rolls-Royce a investi dans ce nouveau centre d’essais pour deux raisons : répondre aux besoins urgents en matière d’innovation de produits et d’assistance après-vente et combiner de solides capacités d’essais mécaniques, de matériaux et de vibrations au sein d’une seule et même installation et organisation.
Le MTOC a ouvert ses portes en 2010 et offre toute une gamme de capacités d’essais, notamment les essais de « fan blade off », d’ingestion d’oiseaux, de rotation, de fatigue, de vibration et, bien sûr, de matériaux. Le centre de 75 000 pieds carrés, qui emploie 70 personnes, est situé à Dahlewitz, près de Berlin, et à proximité des partenaires commerciaux et des fournisseurs de Rolls-Royce.
La TMF (fatigue thermomécanique) est l’un des essais les plus importants menés au MTOC, car elle représente, avec précision et de manière simplifiée, l’environnement de fonctionnement de certains composants du moteur à turbine à gaz. En effectuant des essais TMF au MTOC, Rolls-Royce peut contrôler étroitement le processus, tester de nouveaux alliages et observer tout comportement inhabituel des matériaux au cours de l’essai. L’entreprise peut ainsi mieux comprendre les matériaux utilisés dans ses moteurs. Mais le défi de la TMF, c’est sa complexité.
« Nos essais sont complexes et impliquent une combinaison de phases de température et de charge, qui ne sont généralement pas associées aux essais TMF standard », a indiqué le Dr Stephen Brookes, ingénieur d’essais au MTOC et spécialiste des essais TMF. « Les essais TMF effectués au MTOC incluent à la fois des variétés sous contrôle de la déformation contrôlée et sous contrôle de la charge. Ce sont des procédures distinctes ayant des complexités similaires. Mon rôle chez MTOC est de m’assurer que ces types d’essais sont précis, fiables, efficaces et perfectionnés. »
SOLUTIONS MTS
Pour aider à surmonter la complexité des essais TMF, MTOC utilise les solutions d’essais mécaniques de MTS. Comme l’a noté le Dr Brookes, les capacités d’essais TMF au MTOC prennent deux formes : la TMF sous contrôle de la déformation, pour laquelle deux systèmes d’essais MTS sont prévus, et la TMF sous contrôle de la contrainte, qui se verra affecter jusqu’à six systèmes d’essais MTS. Le MTOC utilise, en particulier, les systèmes d’essais servohydrauliques MTS Landmark™ pour effectuer des essais TMF sous contrôle de la contrainte dans son laboratoire de matériaux.
Les systèmes MTS Landmark sont conçus pour permettre un contrôle entièrement intégré. La solution complète comprend un bâti de charge modèle 370 et un contrôleur numérique MTS FlexTest®, le tout alimenté par des groupes hydrauliques MTS SilentFlo™. La solution comprend également un sous-système TMF spécialisé, qui intègre des équipements de chauffage et de refroidissement par induction avec des mors et des extensomètres conçus pour les essais TMF. Le bâti de charge, ainsi que les systèmes de chauffage et de refroidissement sont tous contrôlés par le logiciel de pointe MTS TestSuite.
En outre, le logiciel MTS TestSuite comporte un module TMF dédié, qui contient tous les modèles d’essai, d’analyse et de rapport, ainsi que les calculs nécessaires pour effectuer des essais TMF complets et précis. Les modèles d’essai prédéfinis peuvent être exécutés tels quels ou peuvent être modifiés pour se conformer à la plupart des essais TMF monoaxiaux ou multiaxiaux décrits dans les projets de normes ASTM et ISO.
AVANTAGES CLIENTS
« Le système MTS est extrêmement bien conçu », a précisé le Dr Brookes. « Tout a été pensé pour que l’essai soit optimal : le bâti de charge, le four et le système de refroidissement sont tous intégrés et contrôlés par le logiciel TestSuite. Nous pouvons effectuer des essais avec précision et efficacité et garantir une reproductibilité fiable. »
Selon le Dr Brookes, le logiciel MTS TestSuite s’est avéré extrêmement polyvalent.
« Nous pouvons facilement créer et modifier une procédure d’essai selon nos besoins. Cette capacité s’est avérée utile pour synchroniser le bâti de charge, le four et les systèmes de refroidissement, ce qui nous a permis de concevoir des procédures TMF sous contrôle de la contrainte complexes où la synchronisation n’est plus un problème. »
L’expertise du personnel de MTS a également été précieuse pour aider le MTOC à atteindre ses objectifs spécifiques.
« C’est avec grand plaisir que nous avons fait appel aux développeurs de logiciels de MTS pour qu’ils mettent au point pour nous une procédure de modèle TMF sous contrôle de la déformation », a ajouté le Dr Brookes. « Cela s’est avéré être le moyen le plus efficace de procéder et malgré la distance qui sépare nos installations de MTS, il s’est écoulé très peu de temps entre nos demandes et la procédure finalisée. »
Le Dr Brookes reste positif quant à l’avenir des essais TMF et au rôle des systèmes d’essais MTS au MTOC.
« Au MTOC, les essais TMF évolueront vers des essais plus complexes et des techniques plus élaborées », a souligné le Dr Brookes. « Regrouper différents types d’essais dans les essais TMF, comme la TMF de propagation des fissures, illustre bien la hausse de la complexité des essais. Du côté du développement, il est toujours possible d’améliorer les pratiques, de mettre au point de nouvelles techniques de contrôle des essais et de créer de nouvelles normes. Avec le système MTS dont nous disposons actuellement, je ne vois aucune raison pour que ces perspectives d’avenir ne deviennent pas réalité. »
