Numerical Simulation of Tool/Abradable Material Interaction Experiments

International audienceApplying abradable coating on the casing of turbomachines has been widely recognized as a robust solution advantageously combining the adjustment of operating clearances with the reduction of potential non-repairable damages. Thus, the modeling of this material is a growing field of investigation. Based on the numerical strategy proposed and detailed in previous publication by the same authors, the present study aims at capturing the mechanical behavior of abradable coating in the context of high speed interaction with a rigid tool. The plastic law given is first enriched in order to take into account strain rate dependence. The sensitivity of the model regarding its main numerical parameters is assessed and highlights the role of each of these parameters. The calibration of numerical results with respect to experimental results lead to very satisfying results that confirm that the proposed strategy is well-suited for the modeling of abradable coating. Finally, the newly developped viscoplastic law is applied to a 3D rotor/stator interaction case to determine the criticity of strain rate dependence in the case of blade/casing contact

Numerical-Experimental Confrontation in the Simulation of Tool/Abradable Material Interaction

International audienceIn turbomachinery, depositing abradable coatings along the circonference of casings is recognized as a robust solution which combines the adjustment of operating clearances with the reduction of nonrepairable 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

Étude expérimentale des interactions dynamiques aube/carter

Un dispositif expérimental original a été conçu pour simuler les interactions aube/carter pour une gamme de vitesse allant de 60 à 450 m/s. Un banc balistique projette avec précision une éprouvette de matériau abradable (M601) venant impacter une aube à géométrie simplifiée. Les efforts d'interaction sont mesurés par un capteur de force piézoélectrique auquel à été associé un protocole de traitement du signal permettant d'augmenter la bande passante du capteur. Les influences sur l'effort d'interaction de la vitesse, de la profondeur d'incursion et des paramètres d'aube ont été étudiées

18F-FDOPA PET/CT Uptake Parameters Correlate with Catecholamine Secretion in Human Pheochromocytomas

International audienceBackground: 18 F-FDOPA positron emission tomography/ computed tomography (PET/CT) is a sensitive nuclear imaging technology for the diagnosis of pheochromocytomas (PHEO). However, its utility in determining predictive factors for the secretion of catecholamines remains poorly studied. Methods: Thirty-nine histologically confirmed PHEO were included in this retrospective single-center study. Patients underwent 18 F-FDOPA PET/CT before surgery, with an evaluation of several uptake parameters (standardized uptake values [SUV max and SUV mean ] and the metabolic burden [MB] calculated as follows: MB = SUV mean × tumor volume) and measurement of plasma and/or urinary metanephrine (MN), normetanephrine (NM), and chromogranin A. Thirty-five patients were screened for germline mutations in the RET, SDHx, and VHL genes. Once resected, primary cultures of 5 PHEO were used for real-time measurement of catechol-amine release by carbon fiber amperometry. Results: The MB of the PHEO positively correlated with 24-h urinary excre-tion of NM (r = 0.64, p < 0.0001), MN (r = 0.49, p = 0.002), combined MN and NM (r = 0.75, p < 0.0001), and eventually plasma free levels of NM (r = 0.55, p = 0.006). In the mutated patients (3 SDHD, 2 SDHB, 3 NF1, 1 VHL, and 3 RET), a similar correlation was observed between MB and 24-h urinary combined MN and NM (r = 0.86, p = 0.0012). For the first time, we demonstrate a positive correlation between the PHEO-to-liver SUV max ratio and the mean number of secretory granule fusion events of the corresponding PHEO cells revealed by amperometric spikes (p = 0.01). Conclusion: While the 18 F-FDOPA PET/CT MB of PHEO strongly correlates with the concentration of MN, amperometric recordings suggest that 18 F-FDOPA uptake could be enhanced by overactivity of cat-echolamine exocytosis

Contribution à la caractérisation locale des couples de matériaux mis en jeu lors du contact rotor/stator dans une turbomachine

The main objective of this research project is to design a test-bench able to experimentally reproduce a blade-to-abradable interaction and to characterize the Metco M601 abradable liner deposited on the casing of the low-pressure compressor in an aircraft engine manufactured by Snecma.. The occurrence of unilateral contact and friction between the rotor and surrounding stator is not thoroughly investigated. For instance, the underlying dynamics of the blade is ignored. Moreover, the Metco M601 is obtained through thermal projection and, as a consequence, is very heterogeneous and features mechanical properties varying at the microscopic scale. Nevertheless, the investigation is limited to its macroscopic behaviour. The main objective of this work was to collect information relevant to the construction of efficient constitutive laws able to capture the dynamics of the abradable liner as well as the removal process arising during the interaction with a blade. The developed laws should then be useful to numerical works conducted for Snecma.L'objectif des travaux présentés dans ce mémoire était de concevoir un banc d'essai permettant de simuler expérimentalement une interaction aube/abradable et de caractériser un matériau abradable présent à l'étage du compresseur basse-pression des moteurs SNECMA : le Metco M601. Le contact rotor/stator n'a pas été étudié dans toute sa complexité. L'influence du comportement dynamique de l'aube, par exemple, n'a, volontairement, pas été pris en compte. Par ailleurs, le matériau abradable étudié, le Metco M601, est un matériau obtenu par projection thermique de poudre d'aluminium-silicium et de polyester. À ce titre, il est extrêmement hétérogène et dispose de propriétés mécaniques variables à l'échelle microscopique. Toutefois, seul son comportement macroscopique a été étudié. Le but était en effet de recueillir des informations permettant la création de lois matériau caractérisant le comportement dynamique du revêtement abradable et de lois d'usure tenant compte des mécanismes d'endommagement mis en jeux lors de ces interactions. Ces données expérimentales devaient également pouvoir être utilisées pour la validation de modèles numériques développés au sein d'autres laboratoires travaillant pour la société SNECMA

Authenticite des produits agroalimentaires par spectroscopie rmn 1h et outils chimiometriques

1H NMR spectroscopy is widely used as an analytical method in different sectors. Its number of applications in the area of food and beverage authenticity is growing. However, the multivariate analysis of the type of data obtained from an NMR spectrum is still not as developed as in Near Infrared spectroscopy. In this work, different chemometric methods have been applied to 1H NMR data in order to assess the potential of the combined techniques to authenticate food and beverages. First, we have demonstrated that Independent Component Analysis (ICA) was better adapted to the analysis of a 1H NMR spectrum than the commonly used Principal Component Analysis (PCA). Indeed, by its very nature, ICA aims at recovering pure sources from mixed signals. Applied to the spectra, it was shown that it is possible to extract certain component signals, such as the naringin signal from the spectra of a mixture of orange and grapefruit juices. Different pre-treatments were then tested. Data warping has been found to be useful when the data shows variation in chemical shifts. In addition, as the data also varied considerably in intensity along the spectrum, a logarithmic transformation was performed to produce unbiased results when using other chemometric tools such as PCA and ICA. Finally, different approaches were investigated to select variables in the spectrum. The first approach was based on criteria related to the variables themselves, such as the total variance and covariance in the Clustering of Variables (CLV) function. The second type of method involved the selection of contiguous variables to take into account the relation between variables in a signal. Interval_PLS (iPLS) was used as a reference to compare other more recently developed methods: Evolving Windows Zone Selection and Interval-PLS_Cluster. The variable selection techniques used were to highlight known authenticity markers of orange and grapefruit juices: flavonoids hesperidin and naringin that are measured in the standard HPLC method IFU 58. In the case of the balsamic vinegar dataset, the selected zones contained the signal of compounds linked to the product's aging process that differentiate traditional balsamic vinegar from its cheaper, more commonly used counterpart. In the example based on different types of yoghurts, the variable selection procedures focused on 6 certain aroma compounds and solvents used as flavour carriers. These were used to differentiate the type of yoghurts: flavoured, with fruit, with pulp and at different concentrations. Through these different applications, this study has shown the importance of using appropriate tools for spectral analysis tools that take into account the specificity of 1H NMR spectroscopy compared to other spectroscopic methods: variation in intensities along the spectrum, the size of the dataset, and redundant information.La spectroscopie RMN 1H est une technique largement utilisée en analyse et qui se développe en authenticité des produits agroalimentaires. Cependant, l'utilisation des techniques d'analyse multivariée des données RMN 1H n'est pas encore aussi développée que dans le cas d'autres spectroscopies comme le Proche Infrarouge. Dans cette étude, nous avons utilisé différentes méthodes chimiométriques sur différents jeux de données issues de la spectroscopie RMN 1H, ayant pour but de tester le potentiel de cette méthode pour établir l'authenticité des produits. Tout d'abord, nous avons montré que l'utilisation de l'analyse en composantes indépendantes était un meilleur choix que l'analyse en composantes principales lors de l'analyse des spectres. En effet, les composantes indépendantes par leur nature expliquent mieux les phénomènes physico-chimiques mis en exergue lors de l'analyse spectrale. De plus, il a été possible de retrouver par cette méthode les signaux « purs » de composés, extraits des données brutes. Ensuite, nous avons testé différents prétraitements tel que l'ourdissage (« warping ») des données qui s'est révélé utile lorsque les données présentées des décalages de pics. De même, la transformation logarithmique des données a montré son intérêt pour l'analyse globale du spectre étant donné les larges variations d'intensité rencontrées. Puis, nous avons testé différentes méthodes de sélection de variables. Les premières méthodes se basaient sur des critères relatifs aux données comme la variance et la covariance pour CLV (Clustering of variables). Le deuxième type de méthode sélectionnait des intervalles de données - ce qui permet de prendre en compte le lien entre variables successives dans un signal. Nous avons comparé une méthode reconnue, Interval_PLS (iPLS), avec des méthodes plus novatrices : Evolving Windows Zone Selection et Interval-PLS_Cluster. Ces techniques de sélection de variables ont permis de repérer des marqueurs connus de l'authenticité des jus d'orange et de pamplemousse : hespéridine et naringine, mesurées en HPLC par la méthode IFU 58. De plus, les zones sélectionnées sur le vinaigre balsamique traditionnel rendent compte du vieillissement du vinaigre et permettent de discriminer le vinaigre balsamique commun du vinaigre traditionnel qui est un produit à forte valeur ajoutée. Enfin sur les yaourts, ce sont des composés aromatiques ainsi que des solvants de l'arôme qui ont été détectés et ont permis de séparer les différents types de yaourts aromatisés, aux fruits, à la pulpe de fruit et à différentes concentrations. Cette étude a montré l'intérêt du développement des techniques d'analyses spectrales en RMN pour prendre en compte ses spécificités par rapport aux autres techniques spectrales : les différences d'intensité dans les différentes zones du spectre, la taille importante des données initiales, ainsi que la redondance de l'information

Contribution to the local characterization of the materials involved in rotor/stator contact in aircraft engines

L'optimisation du rendement des turboréacteurs impose de limiter les fuites inter-étages et de réduire les jeux de fonctionnement entre le rotor et le stator. Cependant, l'adoption de jeux réduit conduit à des contacts rotor/stator qui peuvent avoir des conséquences désastreuses. Afin de prévenir les effets destructeurs de ces interactions, des revêtements "abradables" sont déposés sur le stator. La compréhension et la modélisation de ces interactions sont primordiales pour permettre la conception de nouveaux moteurs plus efficients et plus surs. Toutefois, la modélisation précise de ces phénomènes réclame des données expérimentales difficiles à obtenir du fait de la complexité de l'interaction, des matériaux mis en jeu et de leurs conditions extrêmes d'utilisation (500 m/s et 300 °C). L'objectif de ces travaux est donc de fournir de nouvelles données expérimentales relatives aux efforts générés lors d'un contact aube/abradable. Une nouvelle technique expérimentale a donc été développée. Elle permet de générer une interaction à très grande vitesse entre un outil représentant l'aube et une éprouvette de matériau abradable et de mesurer les efforts d'interaction. Du fait des très hautes vitesses d'interaction, le dispositif de mesure d'effort est associé à une méthode de correction des signaux. Ce protocole expérimental est appliqué à la caractérisation d'un matériau abradable Metco M601, employé à l'étage basse pression du compresseur dans les turboréacteurs d'avions civils. L'influence sur les efforts d'interaction de la vitesse tangentielle, la profondeur d'incursion ainsi que des caractéristiques géométriques de l'extrémité de l'aube est étudiéeIncreasing efficiency of aircraft engines require optimization of the clearance between the rotor and the stator. However, the important thermo-mechanical solicitations undergone by the engines lead to unavoidable high speed interactions between the moving parts and the casing. To achieve reduced clearance without endangering the blading, abradable seals are deposited inside the casing. This coating is designed to wear out in case of contact with the blade tip. Characterization and understanding of the different phenomena which take place during interactions are essential to prevent premature failure and to design safer aircraft engines but accurate modeling of these phenomena requires experimental data which are difficult to obtain because of the extreme conditions in which contacts occur (500 m/s, 300 °C) and of the complexity of the involved materials. The purpose of this work is to provide new experimental data relating to the forces generated during blade-casing contacts. Thus, a new experimental technique has been developed in order to generate high speed interactions between a tool impersonating a blade tip and a sample of abradable material and to measure the interaction forces. Because of the high interaction velocities reached up, a signal correction method has been implemented. Finally, this new experimental technique has been applied on the characterization of the abradable material Metco M601 used in low-pressure compressor of commercial aircraft engines. The influence on the interaction forces of the blade velocity, the incursion depth and the mechanical and geometrical characteristics of the blade tip has been studie

Authenticité des produits agroalimentaires par spectroscopie RMN 1H et outils chimiométriques

PARIS-AgroParisTech Centre Paris (751052302) / SudocSudocFranceF

Caractérisation locale des couples de matériaux mis en jeu lors du contact rotor/stator dans une turbomachine

L'optimisation du rendement des turboréacteurs impose de limiter les fuites inter-étages et de réduire les jeux de fonctionnement entre le rotor et le stator. Cependant, l'adoption de jeux réduit conduit à des contacts rotor/stator qui peuvent avoir des conséquences désastreuses. Afin de prévenir les effets destructeurs de ces interactions, des revêtements "abradables" sont déposés sur le stator. La compréhension et la modélisation de ces interactions sont primordiales pour permettre la conception de nouveaux moteurs plus efficients et plus surs. Toutefois, la modélisation précise de ces phénomènes réclame des données expérimentales difficiles à obtenir du fait de la complexité de l'interaction, des matériaux mis en jeu et de leurs conditions extrêmes d'utilisation (500 m/s et 300 C). L'objectif de ces travaux est donc de fournir de nouvelles données expérimentales relatives aux efforts générés lors d'un contact aube/abradable. Une nouvelle technique expérimentale a donc été développée. Elle permet de générer une interaction à très grande vitesse entre un outil représentant l'aube et une éprouvette de matériau abradable et de mesurer les efforts d'interaction. Du fait des très hautes vitesses d'interaction, le dispositif de mesure d'effort est associé à une méthode de correction des signaux. Ce protocole expérimental est appliqué à la caractérisation d'un matériau abradable Metco M601, employé à l'étage basse pression du compresseur dans les turboréacteurs d'avions civils. L'influence sur les efforts d'interaction de la vitesse tangentielle, la profondeur d'incursion ainsi que des caractéristiques géométriques de l'extrémité de l'aube est étudiéeIncreasing efficiency of aircraft engines require optimization of the clearance between the rotor and the stator. However, the important thermo-mechanical solicitations undergone by the engines lead to unavoidable high speed interactions between the moving parts and the casing. To achieve reduced clearance without endangering the blading, abradable seals are deposited inside the casing. This coating is designed to wear out in case of contact with the blade tip. Characterization and understanding of the different phenomena which take place during interactions are essential to prevent premature failure and to design safer aircraft engines but accurate modeling of these phenomena requires experimental data which are difficult to obtain because of the extreme conditions in which contacts occur (500 m/s, 300 C) and of the complexity of the involved materials. The purpose of this work is to provide new experimental data relating to the forces generated during blade-casing contacts. Thus, a new experimental technique has been developed in order to generate high speed interactions between a tool impersonating a blade tip and a sample of abradable material and to measure the interaction forces. Because of the high interaction velocities reached up, a signal correction method has been implemented. Finally, this new experimental technique has been applied on the characterization of the abradable material Metco M601 used in low-pressure compressor of commercial aircraft engines. The influence on the interaction forces of the blade velocity, the incursion depth and the mechanical and geometrical characteristics of the blade tip has been studiedMETZ-SCD (574632105) / SudocNANCY1-Bib. numérique (543959902) / SudocNANCY2-Bibliotheque electronique (543959901) / SudocNANCY-INPL-Bib. électronique (545479901) / SudocSudocFranceF