Verfügbarkeit: Numerische Korrosionssimulation von konstruktiven Schwachstellen für die industrielle Anwendung

Numerische Korrosionssimulation von konstruktiven Schwachstellen für die industrielle Anwendung:

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Wünsche, Matthias 1989- (VerfasserIn)
Format:	Abschlussarbeit Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Göttingen Cuvillier Verlag 2020
Ausgabe:	1. Auflage
Schriftenreihe:	Schriftenreihe des Lehrstuhls Kraftfahrzeugtechnik 13
Schlagworte:	Flanschverbindung Kraftfahrzeug Kante Finite-Elemente-Methode Korrosion Schwachstellenprüfung Konstruktionselement Hochschulschrift
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	Literaturverzeichnis XVI-XXVIII
Beschreibung:	180, XXXII Seiten Illustrationen 21 cm
ISBN:	9783736972537 3736972539

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS DANKSAGUNG ..................................................................................................................................... \|\|\| KURZFASSUNG .................................................................................................................................... IV ABSTRACT ............................................................................................................................................. V INHALTSVERZEICHNIS ........................................................................................................................... VI NOMENKLATUR .................................................................................................................................... IX 1 EINLEITUNG ................................................................................................................................... 1 2 GRUNDLAGEN: KORROSION UND KORROSIONSSIMULATION ............................................................ 3 2.1 ELEKTROCHEMISCHE BESCHREIBUNG DER KORROSION ................................................................ 3 2.1.1 THERMODYNAMIK ........................................................................................................... 4 2.1.2 KINETIK ........................................................................................................................... 7 2.2 KORROSIVE SCHWACHSTELLEN ................................................................................................ 10 2.2.1 KORROSIONSARTEN ......................................................................................................... 11 2.2.2 KORROSION AN BAUTEILKANTEN ....................................................................................... 11 2.2.3 KORROSION IN FLANSCHEN UND FALZEN .......................................................................... 18 2.2.4 KORROSION BEIM GALVANISCHEN KONTAKT ...................................................................... 23 2.3 KORROSIONSSCHUTZSYSTEME ................................................................................................ 25 2.4 METHODE DER FINITEN ELEMENTE ..........................................................................................27 2.4.1 GRUNDPRINZIP UND EINSATZGEBIETE ............................................................................. 28 2.4.2 MODELLBILDUNG UND PREPROCESSING ............................................................................ 28 2.4.3 LOESUNGSVERFAHREN ...................................................................................................... 30 2.4.4 AUSWERTUNG ................................................................................................................ 33 2.5 SIMULATION VON KORROSIONSPROZESSEN .............................................................................. 33 2.5.1 GRUNDLEGENDES VORGEHEN .......................................................................................... 33 2.5.2 MATERIALMODELLE ......................................................................................................... 36 3 MATERIAL UND METHODEN .......................................................................................................... 39 3.1 SIMULATION .......................................................................................................................... 39 3.1.1 SOFTWARE ..................................................................................................................... 39 3.1.2 HARDWARE .................................................................................................................... 39 3.2 PROBENHERSTELLUNG FUER EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ................................................. 39 3.2.1 PRUEFBLECHE ................................................................................................................... 39 3.2.2 HERSTELLUNG VON KANTENGEOMETRIEN .......................................................................... 41 3.2.3 HERSTELLUNG VON PUNKTSCHWEISSFLANSCHEN ................................................................. 41 3.2.4 HERSTELLUNG VON GLASFLANSCHEN ................................................................................. 42 3.2.5 LACKAUFBAU ................................................................................................................ 43 3.3 KORROSIONSPRUEFUNGEN ........................................................................................................46 INHALTSVERZEICHNIS 3.4 AUSWERTUNGSMETHODEN FUER EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ........................................ 47 3.4.1 TOPOLOGISCHE CHARAKTERISIERUNG DER KANTE ............................................................ 47 3.4.2 ELEKTROCHEMISCHE IMPEDANZSPEKTROSKOPIE ............................................................ 48 3.4.3 SCHICHTDICKENMESSUNG ............................................................................................ 54 3.4.4 QUERSCHLIFFUNTERSUCHUNG .......................................................................................... 54 3.4.5 ENTLACKEN DES KANTENBEREICHES .............................................................................. 54 3.4.6 DAMPFSTAHLEN DES KANTENBEREICHES ........................................................................ 55 3.4.7 BILDAUSWERTUNG ......................................................................................................... 55 3.4.8 LICHTMIKROSKOPIE UND RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE ............................................... 58 4 EXPERIMENTELLE KORROSIONSUNTERSUCHUNGEN .................................................................... 59 4.1 CHARAKTERISIERUNG DES KANTENBEREICHES ........................................................................ 59 4.1.1 KANTENFORM ............................................................................................................... 59 4.1.2 PHOSPHATIERUNG ......................................................................................................... 60 4.1.3 BESCHICHTUNG ............................................................................................................ 61 4.2 ELEKTROCHEMISCHE IMPEDANZEN AN KANTEN ..................................................................... 69 4.2.1 PLAUSIBILITAET DER MESSMETHODE EIS .......................................................................... 70 4.2.2 BESTIMMUNG DER MESSBEDINGUNGEN DER EIS .......................................................... 71 4.2.3 ABHAENGIGKEIT DER GEOMETRIE .................................................................................... 75 4.2.4 ABHAENGIGKEIT DES KTL-MATERIALS ............................................................................. 76 4.2.5 ABHAENGIGKEIT DER KTL-SCHICHTDICKE ........................................................................ 80 4.2.6 ABHAENGIGKEIT DES GRUNDSUBSTRAT-WERKSTOFF ES ........................................................ 82 4.2.7 ABHAENGIGKEIT DES ELEKTROLYTEN .................................................................................. 85 4.2.8 ABHAENGIGKEIT DER TEMPERATUR ................................................................................... 89 4.2.9 ABHAENGIGKEIT DES HERSTELLUNGSPROZESSES ................................................................ 90 4.2.10 FEHLERBETRACHTUNG ..................................................................................................... 91 4.3 KORROSIONSTESTS AN KANTEN .............................................................................................. 92 4.3.1 KORROSIONSSTART AUF DER KTL ..................................................................................... 92 4.3.2 KORROSIONSSTART UNTER DER KTL .................................................................................. 95 4.3.3 ZAEHLUNG VON KORROSIONSPUNKTEN ............................................................................... 97 4.3.4 UNTERWANDERUNG DER KTL-SCHICHT ........................................................................... 99 4.3.5 FORM DER KANTENKORROSION ..................................................................................... 100 4.4 ZUSAMMENFASSUNG DER VERSUCHE AN KANTEN ............................................................... 101 4.5 CHARAKTERISIERUNG VON FLANSCHGEOMETRIEN ................................................................... 102 4.5.1 GEOMETRIE ................................................................................................................ 102 4.5.2 MEDIENEINTRITT .......................................................................................................... 105 4.6 BESTIMMUNG DES KORROSIONSSTARTS IN FLANSCHEN ........................................................... 109 VII INHALTSVERZEICHNIS 4.7 ZUSAMMENFASSUNG DER VERSUCHE AN FLANSCHEN .......................................................... 113 4.8 VERWENDETE EINGANGSWERTE FUER DIE SIMULATIONEN KONSTRUKTIVER SCHWACHSTELLEN ....... 114 4.8.1 EINGANGSWERTE FUER SIMULATIONEN AN KANTEN ........................................................... 114 4.8.2 EINGANGSWERTE FUER SIMULATIONEN AN FLANSCHEN ...................................................... 115 5 KORROSIONSSIMULATION VON KONSTRUKTIVEN SCHWACHSTELLEN ........................................... 117 5.1 NOTWENDIGKEIT DER MODELLERWEITERUNG ............................................................................ 117 5.2 DIMENSION DER SIMULATION KONSTRUKTIVER SCHWACHSTELLEN ............................................. 119 5.3 MODELLBESCHREIBUNG KANTE ............................................................................................. 120 5.3.1 GRUNDIDEE ................................................................................................................. 120 5.3.2 UEBERTRAG AUF KANTENMODELL ..................................................................................... 123 5.3.3 ZEITABHAENGIGKEIT ...................................................................................................... 125 5.3.4 ORTSABHAENGIGKEIT ...................................................................................................... 132 5.3.5 UMSETZUNG ............................................................................................................... 133 5.4 SIMULATION VON KANTEN .................................................................................................... 134 5.4.1 KONVERGENZANALYSE ................................................................................................ 134 5.4.2 SIMULATIONSERGEBNIS ................................................................................................. 136 5.4.3 ANALYSE DER LAUFZEIT ............................................................................................... 141 5.5 VALIDIERUNG DER SIMULATION DER KANTENKORROSION ........................................................... 141 5.6 MODELLBESCHREIBUNG FLANSCH .......................................................................................... 145 5.6.1 SIMULATION VON OBERFLAECHEN ..................................................................................... 146 5.6.2 SIMULATION DER SAUERSTOFF-DIFFUSION IM FLANSCH ..................................................... 152 5.6.3 UMSETZUNG ............................................................................................................... 155 5.7 SIMULATION VON FLANSCHEN .............................................................................................. 161 5.7.1 KONVERGENZANALYSE ................................................................................................ 162 5.7.2 SIMULATIONSERGEBNIS ................................................................................................. 165 5.7.3 ANALYSE DER LAUFZEIT ............................................................................................... 171 5.8 VALIDIERUNG DER SIMULATION DER FLANSCHKORROSION ......................................................... 174 5.9 BEWERTUNG DER ERWEITERTEN SIMULATIONSANSAETZE ............................................................ 176 6 ZUSAMMENFASSUNG .............................................................................................................. 179 LITERATURVERZEICHNIS .....................................................................................................................XVI ANHANG ........................................................................................................................................ XXIX VIII
adam_txt	INHALTSVERZEICHNIS DANKSAGUNG . \|\|\| KURZFASSUNG . IV ABSTRACT . V INHALTSVERZEICHNIS . VI NOMENKLATUR . IX 1 EINLEITUNG . 1 2 GRUNDLAGEN: KORROSION UND KORROSIONSSIMULATION . 3 2.1 ELEKTROCHEMISCHE BESCHREIBUNG DER KORROSION . 3 2.1.1 THERMODYNAMIK . 4 2.1.2 KINETIK . 7 2.2 KORROSIVE SCHWACHSTELLEN . 10 2.2.1 KORROSIONSARTEN . 11 2.2.2 KORROSION AN BAUTEILKANTEN . 11 2.2.3 KORROSION IN FLANSCHEN UND FALZEN . 18 2.2.4 KORROSION BEIM GALVANISCHEN KONTAKT . 23 2.3 KORROSIONSSCHUTZSYSTEME . 25 2.4 METHODE DER FINITEN ELEMENTE .27 2.4.1 GRUNDPRINZIP UND EINSATZGEBIETE . 28 2.4.2 MODELLBILDUNG UND PREPROCESSING . 28 2.4.3 LOESUNGSVERFAHREN . 30 2.4.4 AUSWERTUNG . 33 2.5 SIMULATION VON KORROSIONSPROZESSEN . 33 2.5.1 GRUNDLEGENDES VORGEHEN . 33 2.5.2 MATERIALMODELLE . 36 3 MATERIAL UND METHODEN . 39 3.1 SIMULATION . 39 3.1.1 SOFTWARE . 39 3.1.2 HARDWARE . 39 3.2 PROBENHERSTELLUNG FUER EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN . 39 3.2.1 PRUEFBLECHE . 39 3.2.2 HERSTELLUNG VON KANTENGEOMETRIEN . 41 3.2.3 HERSTELLUNG VON PUNKTSCHWEISSFLANSCHEN . 41 3.2.4 HERSTELLUNG VON GLASFLANSCHEN . 42 3.2.5 LACKAUFBAU . 43 3.3 KORROSIONSPRUEFUNGEN .46 INHALTSVERZEICHNIS 3.4 AUSWERTUNGSMETHODEN FUER EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN . 47 3.4.1 TOPOLOGISCHE CHARAKTERISIERUNG DER KANTE . 47 3.4.2 ELEKTROCHEMISCHE IMPEDANZSPEKTROSKOPIE . 48 3.4.3 SCHICHTDICKENMESSUNG . 54 3.4.4 QUERSCHLIFFUNTERSUCHUNG . 54 3.4.5 ENTLACKEN DES KANTENBEREICHES . 54 3.4.6 DAMPFSTAHLEN DES KANTENBEREICHES . 55 3.4.7 BILDAUSWERTUNG . 55 3.4.8 LICHTMIKROSKOPIE UND RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE . 58 4 EXPERIMENTELLE KORROSIONSUNTERSUCHUNGEN . 59 4.1 CHARAKTERISIERUNG DES KANTENBEREICHES . 59 4.1.1 KANTENFORM . 59 4.1.2 PHOSPHATIERUNG . 60 4.1.3 BESCHICHTUNG . 61 4.2 ELEKTROCHEMISCHE IMPEDANZEN AN KANTEN . 69 4.2.1 PLAUSIBILITAET DER MESSMETHODE EIS . 70 4.2.2 BESTIMMUNG DER MESSBEDINGUNGEN DER EIS . 71 4.2.3 ABHAENGIGKEIT DER GEOMETRIE . 75 4.2.4 ABHAENGIGKEIT DES KTL-MATERIALS . 76 4.2.5 ABHAENGIGKEIT DER KTL-SCHICHTDICKE . 80 4.2.6 ABHAENGIGKEIT DES GRUNDSUBSTRAT-WERKSTOFF ES . 82 4.2.7 ABHAENGIGKEIT DES ELEKTROLYTEN . 85 4.2.8 ABHAENGIGKEIT DER TEMPERATUR . 89 4.2.9 ABHAENGIGKEIT DES HERSTELLUNGSPROZESSES . 90 4.2.10 FEHLERBETRACHTUNG . 91 4.3 KORROSIONSTESTS AN KANTEN . 92 4.3.1 KORROSIONSSTART AUF DER KTL . 92 4.3.2 KORROSIONSSTART UNTER DER KTL . 95 4.3.3 ZAEHLUNG VON KORROSIONSPUNKTEN . 97 4.3.4 UNTERWANDERUNG DER KTL-SCHICHT . 99 4.3.5 FORM DER KANTENKORROSION . 100 4.4 ZUSAMMENFASSUNG DER VERSUCHE AN KANTEN . 101 4.5 CHARAKTERISIERUNG VON FLANSCHGEOMETRIEN . 102 4.5.1 GEOMETRIE . 102 4.5.2 MEDIENEINTRITT . 105 4.6 BESTIMMUNG DES KORROSIONSSTARTS IN FLANSCHEN . 109 VII INHALTSVERZEICHNIS 4.7 ZUSAMMENFASSUNG DER VERSUCHE AN FLANSCHEN . 113 4.8 VERWENDETE EINGANGSWERTE FUER DIE SIMULATIONEN KONSTRUKTIVER SCHWACHSTELLEN . 114 4.8.1 EINGANGSWERTE FUER SIMULATIONEN AN KANTEN . 114 4.8.2 EINGANGSWERTE FUER SIMULATIONEN AN FLANSCHEN . 115 5 KORROSIONSSIMULATION VON KONSTRUKTIVEN SCHWACHSTELLEN . 117 5.1 NOTWENDIGKEIT DER MODELLERWEITERUNG . 117 5.2 DIMENSION DER SIMULATION KONSTRUKTIVER SCHWACHSTELLEN . 119 5.3 MODELLBESCHREIBUNG KANTE . 120 5.3.1 GRUNDIDEE . 120 5.3.2 UEBERTRAG AUF KANTENMODELL . 123 5.3.3 ZEITABHAENGIGKEIT . 125 5.3.4 ORTSABHAENGIGKEIT . 132 5.3.5 UMSETZUNG . 133 5.4 SIMULATION VON KANTEN . 134 5.4.1 KONVERGENZANALYSE . 134 5.4.2 SIMULATIONSERGEBNIS . 136 5.4.3 ANALYSE DER LAUFZEIT . 141 5.5 VALIDIERUNG DER SIMULATION DER KANTENKORROSION . 141 5.6 MODELLBESCHREIBUNG FLANSCH . 145 5.6.1 SIMULATION VON OBERFLAECHEN . 146 5.6.2 SIMULATION DER SAUERSTOFF-DIFFUSION IM FLANSCH . 152 5.6.3 UMSETZUNG . 155 5.7 SIMULATION VON FLANSCHEN . 161 5.7.1 KONVERGENZANALYSE . 162 5.7.2 SIMULATIONSERGEBNIS . 165 5.7.3 ANALYSE DER LAUFZEIT . 171 5.8 VALIDIERUNG DER SIMULATION DER FLANSCHKORROSION . 174 5.9 BEWERTUNG DER ERWEITERTEN SIMULATIONSANSAETZE . 176 6 ZUSAMMENFASSUNG . 179 LITERATURVERZEICHNIS .XVI ANHANG . XXIX VIII
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