Importance de l'analyse par éléments finis dans la conception des joints d'étanchéité

par :Ben Lewis

Les joints d'étanchéité sont des composants essentiels des systèmes pressurisés. La tendance dans toutes les industries pousse les conditions d'application et, à leur tour, les performances des joints, à l'extrême.

La conception de joints pour ces applications est un véritable défi. Les températures peuvent dépasser 266°C (500°F) dans les applications énergétiques et plonger en dessous de -51°C (-60°F) dans les applications aérospatiales. Les pressions peuvent varier de 20,7 à 34,4 MPa (3-5 ksi) dans les systèmes hydrauliques de l'aérospatiale à plus de 275,7 MPa (40 ksi) dans le forage pétrolier. En outre, les fluides peuvent être corrosifs et les mouvements dynamiques peuvent être importants.

Figure 1 : Modèle FEA.

L'analyse par éléments finis (FEA) est l'un des outils d'ingénierie utilisés dans le processus de conception des joints. L'analyse par éléments finis est une technique de solution numérique qui peut être utilisée pour simuler et prévoir la réponse du joint dans des conditions d'application spécifiques.

L'analyse par éléments finis peut être utilisée de plusieurs façons dans la conception des joints. La méthode la plus courante consiste à évaluer le profil de pression de contact. La pression de contact est la quantité de pression qu'un joint génère contre le matériel métallique pour résister à la dérivation de la pression du système. La pression de contact du joint varie en fonction de la température du joint, du degré d'écrasement du joint et de la pression du système appliquée.

Ces informations permettent aux concepteurs d'obtenir une pression et une longueur de contact suffisantes dans toutes les conditions de température et de pression qui les intéressent. La pression de contact et la force de contact totale peuvent également être utilisées pour comparer plusieurs conceptions afin de déterminer la meilleure conception pour toute application.

Figure 2 : Les courbes de niveau (en haut) et les courbes linéaires (en bas) montrent l'étanchéité dans des conditions de pression multiples.

L'analyse par éléments finis est l'un des nombreux outils qui permettent à Greene Tweed de réussir dans certaines des applications d'étanchéité les plus difficiles au monde.

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