Optimierung der numerischen Verformungs- und Schädigungsberechnung zur Lebensdauerbestimmung bei Kriechermüdungsbeanspruchung

优化数值变形和损伤计算以确定蠕变疲劳应力下的使用寿命

基本信息

批准号：
164675957
负责人：
Professor Dr.-Ing. Eberhard Roos
金额：
--
依托单位：
Fakultät Maschinenbau und Verfahrenstechnik
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Grants
财政年份：
2010
资助国家：
德国
起止时间：
2009-12-31 至 2012-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/164675957?language=en
关键词：
Optimierung der numerischen Verformungs und

项目摘要

Dampfturbinen, stationäre Gasturbinen und Fluggasturbinen sind aufgrund der komplexen Betriebsbedingungen während der An- und Abfahrvorgänge wie auch dem stationären Betrieb hohen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt. Diese Beanspruchungen werden vor allem durch Temperaturtransienten, Fliehkräfte, Dampf- bzw. Gaskräfte sowie durch die auftretenden Haltezeiten während des stationären Betriebs hervorgerufen. Der Werkstoff erfährt dabei eine Kriechermüdungsbeanspruchung, wobei an den höchstbeanspruchten Stellen mehrachsige zeit- und temperaturabhängige elastischplastische Wechselverformungen auftreten. Diese Belastungen führen zur Kriech- und Ermüdungsschädigung des Werkstoffs. Die Interaktion der Schädigung wird derzeit noch häufig über lineare Schadensakkumulationsregeln bewertet, wobei über einfache phänomenologische Ansätze die Schadensanteile berechnet werden. In einem für vier Jahre angelegten Forschungsvorhaben sollen verbesserte Berechnungsverfahren zur Lebensdauervorhersage bei Kriechermüdungsbeanspruchung entwickelt werden. Im Antragszeitraum (erstes und zweites Jahr) sollen vornehmlich grundlagenorientierte Forschungsarbeiten durchgeführt werden. Es sind Versuche vorgesehen, die es ermöglichen sollen, die Anteile der Schädigungsmechanismen Ermüdungsrisswachstum und Kriechen an der Gesamtschädigung zu bestimmen. Auf dieser Basis wird dann ein mechanismenbasiertes Lebensdauermodell entwickelt, welches Modelle, die Kriech- bzw. Ermüdungsschädigung beschreiben, kombiniert und die Interaktion von Kriechen und Ermüdung berücksichtigt. Ein fortschrittliches phänomenologisches Modell soll auf Basis der Erkenntnisse aus dem mechanismenbasierten Modell erweitert werden. Im Antragszeitraum ist vorgesehen den Schmiedewerkstoff Inconel 718, der für Scheiben in Gasturbinen verwendet wird, für die Untersuchungen heranzuziehen. Die entwickelten Rechenmodelle sollen anhand bauteilähnlicher Versuche validiert werden. Im Folgevorhaben (drittes und viertes Jahr) werden die im Antragszeitraum geschaffenen Grundlagen zur Modellierung umgesetzt und eine Erweiterung und Anpassung für den Gusswerkstoff MAR M247 entwickelt, der für Schaufeln eingesetzt wird. Mit den im Forschungsvorhaben entwickelten verbesserten Werkstoffmodellen für Kriechermüdung soll es möglich sein, die Lebensdauer von Komponenten des Gasturbinenbaus wesentlich genauer als bisher zu bestimmen und damit Bauteile effektiver auszulegen. Die Werkstoffmodelle stehen am Ende des gesamten Vorhabens für beide Werkstoffe direkt anwendbar zur Verfügung. Die erstellte Datenbasis liefert darüber hinaus weitergehenden Aufschluss über Schädigungsmechanismen bei Kriechermüdungs-Interaktion.

Dampfturbinen、Stationäre Gasturbinen 和 Fluggasturbinen 是复杂的 Betriebsbedingungen 和 Abfahrvorgänge wie auch dem stationären Betrieb hohen mechanischen 和 thethermischen Belastungen ausgesetzt。 Temperaturtransienten、Fliehkräfte、Dampf- bzw。弹性塑料的时间和温度会随着温度变化而变化。 Bewertet，wobei über einfache phänomenologische Ansätze die Schadensanteile berechnet werden。 Antragszeitraum (erstes und zweites Jahr) sollen vornehmlich grundlagenorientierte Forschungsarbeiten durchgeführt werden。交互作用 von Kriechen 和 Ermüdung berücksichtigt。 Im Antragszeitraum ist vorgesehen den Schmiedewerkstoff Inconel 718, der für Scheiben in Gasturbinen verwendet wird, für die Untersuchungen Die entwickelten. Rechenmodelle sollen anhand bauteilähnlicher Versuche validiert werden。 der für Schaufeln eingesetzt 线。奥苏勒根。