Verfügbarkeit: Beitrag zur Analyse des Eigenspannungsverhaltens von Composite-Hochdruckspeichern mit metallischem Liner

Beitrag zur Analyse des Eigenspannungsverhaltens von Composite-Hochdruckspeichern mit metallischem Liner:

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	John, Sebastian (VerfasserIn)
Format:	Abschlussarbeit Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Berlin Universitätsverlag der TU Berlin 2020
Schriftenreihe:	Institute of Aeronautics and Astronautics: Scientific Series 10
Schlagworte:	Faserverbundbauteil Eigenspannung Druckbehälter Alterung Faserverbund Komposit pressure vessel residual stress aging fibre reinforced plastics composite Hochschulschrift
Online-Zugang:	kostenfrei Inhaltstext Inhaltstext Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	XXI, 162 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm x 17 cm, 405 g
ISBN:	9783798331792 3798331790
DOI:	10.14279/depositonce-10442

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS SYMBOLVERZEICHNIS XV 1 EINLEITUNG 1 1.1 STAND DER TECHNIK ............................................................................................. 4 1.2 PROBLEMSTELLUNG ................................................................................................ 9 1.3 ZIELSETZUNG UND METHODIK ................................................................................. 11 2 GRUNDLAGEN 15 2.1 AUFBAU UND KONSTRUKTION VON GASDRUCKBEHAELTERN .......................................... 15 2.1.1 AUFBAU UND SPEZIFIZIERUNG DES VERWENDETEN TYP III-ATEMLUFTBEHAELTERS 16 2.1.2 AUFTEILUNG DER MECHANISCHEN BEANSPRUCHUNG IM HYBRIDVERBUND . . 24 2.2 EIGENSPANNUNGEN IM HYBRIDBEHAELTER ............................................................... 27 2.2.1 AUTOFRETTAGE-PROZESS ........................................................................... 28 2.2.2 SPANNUNGSGLEICHGEWICHT IM HYBRID-BEHAELTER .................................... 29 2.2.3 OERTLICHE VERTEILUNG UND STREUUNG DER EIGENSPANNUNG ..................... 31 2.3 ALTERUNGSBEDINGTER EIGENSPANNUNGSABBAU ...................................................... 32 2.3.1 ALTERUNGSEFFEKTE IM METALL-LINER .................................................... 33 2.3.2 ALTERUNG DES FASER-KUNSTSTOFF-VERBUNDES .......................................... 35 2.4 VERSAGEN UND LEBENSDAUER ................................................................................. 37 2.4.1 STREUUNG DER LASTWECHSELFESTIGKEIT ...................................................... 37 2.4.2 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN LASTWECHSELFESTIGKEIT UND EIGENSPANNUNG . 39 2.4.3 ANSAETZE AUS DER BETRIEBSFESTIGKEIT ZUR LEBENSDAUERABSCHAETZUNG . . 40 2.4.4 VERSAGENSBILDER .................................................................................. 45 3 METHODEN ZUR EIGENSPANNUNGSANALYSE 47 3.1 METHODIK ............................................................................................................ 47 3.1.1 PRUEFPROGRAMM DER KUENSTLICHEN ALTERUNG .......................................... 47 3.1.2 DIREKTE VERFAHREN ZUR EIGENSPANNUNGSMESSUNG ............................ 50 3.1.3 INDIREKTE VERFAHREN - VERFORMUNGSANALYSE ....................................... 51 3.1.4 INDIREKTE VERFAHREN - ANALYSE DER STRUKTURDYNAMIK ................... 51 3.2 EIGENSPANNUNGSANALYSE MITTELS FEA ............................................................... 54 3.2.1 AUFBAU UND VERIFIKATION DES FE-MODELLS ............................................. 54 3.2.2 SIMULATIONEN DER EIGENSPANNUNGSVERTEILUNG ....................................... 56 3.2.3 VALIDIERUNG DES SIMULATIONSMODELLS ...................................................... 58 3.2.4 SIMULATION DES DYNAMISCHES VERHALTENS ............................................. 59 3.3 EXPERIMENTELLE EIGENSPANNUNGSANALYSE ......................................................... 62 3.3.1 ZERSTOERENDE EIGENSPANNUNGSERMITTLUNG VIA FREISCHNITTVERFAHREN . . 62 3.3.2 DEHNUNGSUEBERWACHUNG VIA DMS UND OPTISCHER MESSVERFAHREN .... 65 3.3.3 EXPERIMENTELLE MODALANALYSE (EMA) ................................................... 68 INHALTSVERZEICHNIS 4 ERGEBNISSE 75 4.1 NUMERISCHE EIGENSPANNUNGSANALYSE ................................................................... 75 4.1.1 EIGENSPANNUNGSVERTEILUNG IM BEHAELTER ................................................. 75 4.1.2 STRUKTURDYNAMISCHE ANALYSE ................................................................ 77 4.2 EXPERIMENTELLE EIGENSPANNUNGSANALYSE ............................................................. 80 4.2.1 NEUZUSTAND UND REALE ALTERUNG .......................................................... 80 4.2.2 BEANSPRUCHUNGSBEGLEITENDE EIGENSPANNUNGSANALYSE ........................... 81 4.2.3 AUSWIRKUNGEN VON EXTREMBEANSPRUCHUNGEN ........................................ 90 4.2.4 LOKALE EFFEKTE ........................................................................................... 93 4.3 UNTERSUCHUNGEN ZUR LASTWECHSELFESTIGKEIT ....................................................... 96 4.3.1 ERMITTELTE LASTWECHSELZAHLEN BIS ZUM VERSAGEN .................................. 96 4.3.2 ABHAENGIGKEIT ZWISCHEN EIGENSPANNUNG UND LASTWECHSELFESTIGKEIT . . 100 5 LEBENSDAUERABSCHAETZUNG 103 5.1 NENNSPANNUNGSKONZEPT ......................................................................................... 104 5.1.1 DEFINITION DER BEANSPRUCHUNG .................................................................... 104 5.1.2 DEFINITION DER WOEHLERLINIE .......................................................................... 105 5.1.3 BERUECKSICHTIGUNG BAUTEILSPEZIFISCHER EINFLUSSFAKTOREN ............................ 106 5.2 OERTLICHES KONZEPT .................................................................................................. 106 5.2.1 DEFINITION DES SCHAEDIGUNGSPARAMETERS .................................................... 106 5.2.2 DEFINITION DER SCHAEDIGUNGSWOEHLERLINIE ..................................................... 108 5.2.3 GROESSENEINFLUSS ............................................................................................ 109 5.3 STREUUNG DER MITTELSPANNUNG ................................................................................ 109 5.4 SCHADENSAKKUMULATION ............................................................................................ 110 5.5 ANWENDUNG UND BEWERTUNG DES LEBENSDAUERMODELLS .......................................... 111 5.5.1 BERECHNUNG DER LEBENSDAUER MITTELS OERTLICHEN KONZEPTS ...................... 112 5.5.2 EXPERIMENTELLER ABGLEICH DER SCHAEDIGUNGSWOEHLERLINIE ......................... 114 5.5.3 BERUECKSICHTIGUNG DER STREUUNG DER MITTELSPANNUNG ............................... 115 5.5.4 BEWERTUNG BERECHNETER BAUTEIL- UND BEANSPRUCHUNGSPARAMETER ... 115 5.6 ANWENDUNGSSZENARIEN ............................................................................................ 117 5.6.1 GEGENUEBERSTELLUNG KONSTANTER BEANSPRUCHUNGSZUSTAENDE ...................... 118 5.6.2 DEFINITION FIKTIVER LASTKOLLEKTIVE .............................................................. 119 5.6.3 SCHADENSAKKUMULATION BEI KOMPLEXEN BEANSPRUCHUNGSZUSTAENDEN . . 121 5.6.4 BEWERTUNG DES LEBENSDAUERMODELLS ........................................................... 124 6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 127 6.1 ZUSAMMENFASSUNG .................................................................................................. 127 6.2 DISKUSSION ................................................................................................................. 132 6.3 AUSBLICK ..................................................................................................................... 135 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 137 TABELLENVERZEICHNIS 142 XII INHALTSVERZEICHNIS LITERATURVERZEICHNIS 145 A WEITERFUEHRENDE BEHAELTERINFORMATIONEN 159 A.L DETAILS DER UNTERSUCHTEN ATEMLUFTBEHAELTER ........................................................ 159 A.2 ERMITTELTE CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG DES LINERMATERIALS .......................... 159 A.3 ERMITTELTE OBERFLAECHENRAUIGKEITEN DES LINERS .................................................. 160 A.4 BEHAELT ER INFORMATIONEN AUS DEM HYCOMP-PROJEKT ............................................ 161 A.5 COMPOSITE-WERKSTOFFKENNWERTE ........................................................................... 162 XIII
adam_txt	INHALTSVERZEICHNIS SYMBOLVERZEICHNIS XV 1 EINLEITUNG 1 1.1 STAND DER TECHNIK . 4 1.2 PROBLEMSTELLUNG . 9 1.3 ZIELSETZUNG UND METHODIK . 11 2 GRUNDLAGEN 15 2.1 AUFBAU UND KONSTRUKTION VON GASDRUCKBEHAELTERN . 15 2.1.1 AUFBAU UND SPEZIFIZIERUNG DES VERWENDETEN TYP III-ATEMLUFTBEHAELTERS 16 2.1.2 AUFTEILUNG DER MECHANISCHEN BEANSPRUCHUNG IM HYBRIDVERBUND . . 24 2.2 EIGENSPANNUNGEN IM HYBRIDBEHAELTER . 27 2.2.1 AUTOFRETTAGE-PROZESS . 28 2.2.2 SPANNUNGSGLEICHGEWICHT IM HYBRID-BEHAELTER . 29 2.2.3 OERTLICHE VERTEILUNG UND STREUUNG DER EIGENSPANNUNG . 31 2.3 ALTERUNGSBEDINGTER EIGENSPANNUNGSABBAU . 32 2.3.1 ALTERUNGSEFFEKTE IM METALL-LINER . 33 2.3.2 ALTERUNG DES FASER-KUNSTSTOFF-VERBUNDES . 35 2.4 VERSAGEN UND LEBENSDAUER . 37 2.4.1 STREUUNG DER LASTWECHSELFESTIGKEIT . 37 2.4.2 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN LASTWECHSELFESTIGKEIT UND EIGENSPANNUNG . 39 2.4.3 ANSAETZE AUS DER BETRIEBSFESTIGKEIT ZUR LEBENSDAUERABSCHAETZUNG . . 40 2.4.4 VERSAGENSBILDER . 45 3 METHODEN ZUR EIGENSPANNUNGSANALYSE 47 3.1 METHODIK . 47 3.1.1 PRUEFPROGRAMM DER KUENSTLICHEN ALTERUNG . 47 3.1.2 DIREKTE VERFAHREN ZUR EIGENSPANNUNGSMESSUNG . 50 3.1.3 INDIREKTE VERFAHREN - VERFORMUNGSANALYSE . 51 3.1.4 INDIREKTE VERFAHREN - ANALYSE DER STRUKTURDYNAMIK . 51 3.2 EIGENSPANNUNGSANALYSE MITTELS FEA . 54 3.2.1 AUFBAU UND VERIFIKATION DES FE-MODELLS . 54 3.2.2 SIMULATIONEN DER EIGENSPANNUNGSVERTEILUNG . 56 3.2.3 VALIDIERUNG DES SIMULATIONSMODELLS . 58 3.2.4 SIMULATION DES DYNAMISCHES VERHALTENS . 59 3.3 EXPERIMENTELLE EIGENSPANNUNGSANALYSE . 62 3.3.1 ZERSTOERENDE EIGENSPANNUNGSERMITTLUNG VIA FREISCHNITTVERFAHREN . . 62 3.3.2 DEHNUNGSUEBERWACHUNG VIA DMS UND OPTISCHER MESSVERFAHREN . 65 3.3.3 EXPERIMENTELLE MODALANALYSE (EMA) . 68 INHALTSVERZEICHNIS 4 ERGEBNISSE 75 4.1 NUMERISCHE EIGENSPANNUNGSANALYSE . 75 4.1.1 EIGENSPANNUNGSVERTEILUNG IM BEHAELTER . 75 4.1.2 STRUKTURDYNAMISCHE ANALYSE . 77 4.2 EXPERIMENTELLE EIGENSPANNUNGSANALYSE . 80 4.2.1 NEUZUSTAND UND REALE ALTERUNG . 80 4.2.2 BEANSPRUCHUNGSBEGLEITENDE EIGENSPANNUNGSANALYSE . 81 4.2.3 AUSWIRKUNGEN VON EXTREMBEANSPRUCHUNGEN . 90 4.2.4 LOKALE EFFEKTE . 93 4.3 UNTERSUCHUNGEN ZUR LASTWECHSELFESTIGKEIT . 96 4.3.1 ERMITTELTE LASTWECHSELZAHLEN BIS ZUM VERSAGEN . 96 4.3.2 ABHAENGIGKEIT ZWISCHEN EIGENSPANNUNG UND LASTWECHSELFESTIGKEIT . . 100 5 LEBENSDAUERABSCHAETZUNG 103 5.1 NENNSPANNUNGSKONZEPT . 104 5.1.1 DEFINITION DER BEANSPRUCHUNG . 104 5.1.2 DEFINITION DER WOEHLERLINIE . 105 5.1.3 BERUECKSICHTIGUNG BAUTEILSPEZIFISCHER EINFLUSSFAKTOREN . 106 5.2 OERTLICHES KONZEPT . 106 5.2.1 DEFINITION DES SCHAEDIGUNGSPARAMETERS . 106 5.2.2 DEFINITION DER SCHAEDIGUNGSWOEHLERLINIE . 108 5.2.3 GROESSENEINFLUSS . 109 5.3 STREUUNG DER MITTELSPANNUNG . 109 5.4 SCHADENSAKKUMULATION . 110 5.5 ANWENDUNG UND BEWERTUNG DES LEBENSDAUERMODELLS . 111 5.5.1 BERECHNUNG DER LEBENSDAUER MITTELS OERTLICHEN KONZEPTS . 112 5.5.2 EXPERIMENTELLER ABGLEICH DER SCHAEDIGUNGSWOEHLERLINIE . 114 5.5.3 BERUECKSICHTIGUNG DER STREUUNG DER MITTELSPANNUNG . 115 5.5.4 BEWERTUNG BERECHNETER BAUTEIL- UND BEANSPRUCHUNGSPARAMETER . 115 5.6 ANWENDUNGSSZENARIEN . 117 5.6.1 GEGENUEBERSTELLUNG KONSTANTER BEANSPRUCHUNGSZUSTAENDE . 118 5.6.2 DEFINITION FIKTIVER LASTKOLLEKTIVE . 119 5.6.3 SCHADENSAKKUMULATION BEI KOMPLEXEN BEANSPRUCHUNGSZUSTAENDEN . . 121 5.6.4 BEWERTUNG DES LEBENSDAUERMODELLS . 124 6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 127 6.1 ZUSAMMENFASSUNG . 127 6.2 DISKUSSION . 132 6.3 AUSBLICK . 135 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 137 TABELLENVERZEICHNIS 142 XII INHALTSVERZEICHNIS LITERATURVERZEICHNIS 145 A WEITERFUEHRENDE BEHAELTERINFORMATIONEN 159 A.L DETAILS DER UNTERSUCHTEN ATEMLUFTBEHAELTER . 159 A.2 ERMITTELTE CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG DES LINERMATERIALS . 159 A.3 ERMITTELTE OBERFLAECHENRAUIGKEITEN DES LINERS . 160 A.4 BEHAELT ER INFORMATIONEN AUS DEM HYCOMP-PROJEKT . 161 A.5 COMPOSITE-WERKSTOFFKENNWERTE . 162 XIII
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