Entwicklung einer Auslegungs- und Optimierungsmethode für Hochdruckbauteile

Alexander Müther

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDiplomarbeit

Abstract

In hochbelasteten Bauteilen können durch unterschiedliche Fertigungsverfahren Eigenspannungen hervorgerufen werden, die die Gesamtspannung im Betrieb verringern. Um den Auslegungs‐ und Optimierungsprozess zu beschleunigen, stellen automatisierte Berechnungsabläufe dabei eine wertvolle Unterstützung dar. Diese Arbeit beinhaltet den Aufbau und die Anwendung eines analytischen Berechnungswerkzeuges mit MS EXCEL für die Bestimmung der Spannungszustände in hoch belasteten Bauteilen. Dabei werden die Berechnungen der Eigen-spannungs‐ und Betriebsspannungszustände von unterschiedlichen Herstellungsarten der Bauteile in das Auslegungswerkzeug implementiert. Die Berechnungen basieren auf Berechnungsvorschriften aus der Fachliteratur und dem ASME Code, der zusätzlich bestimmte werkstoffliche Effekte berücksichtigt. Zudem ermöglicht das Berechnungswerkzeug eine überschlagsmäßige Lebensdauerabschätzung auf Basis der linearen Schadensakkumulation nach Miner. Durch die Kopplung der erstellten Berechnungsblätter mit der frei verfügbaren Software DAKOTA ist die Optimierung von Spannungszuständen unter Berücksichtigung geometrischer und prozessspezifischer Eingangsgrößen möglich. Weiterhin erfolgt zur Validierung des entwickelten Werkzeuges und der implementierten Optimierungsstrategie eine Anwendung des MS EXCEL Tools auf ausgewählte hochbelastete Bauteile. Die Durchführung umfangreicher Optimierungsversuche ermöglichte die Identifizierung verschiedener Optima. Die Spannungen konnten hierbei bis zu 44 % reduziert werden und Belastbarkeiten bis zu 30 % bei gleichbleibender Schädigung erhöht werden.
Titel in ÜbersetzungDevelopment of a design and optimization method for high pressure components
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Grün, Florian, Betreuer (intern)
  • Christiner, Thomas, Mitbetreuer (intern)
Datum der Bewilligung4 Apr. 2014
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2014

Bibliographische Notiz

gesperrt bis 20-03-2019

Schlagwörter

  • Apparatebau
  • Betriebsfestigkeit
  • Ermüdung
  • Optimierung
  • Entwicklung eines Auslegungswerkzeuges
  • Lebensdauerabschätzung

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