TY - RPRT A1 - Häcker, Ralf A1 - Knothe, Esther A1 - Memhard, D. A1 - Andrieux, F. T1 - Containmentsicherheit - Entwicklung und Verifikation von Materialmodellen und numerischen Methoden zur Vorhersage der Containment Sicherheit beim Bersten von Laufrädern in Abgasturboladern (ATL) KW - Containmentsicherheit KW - Hochgeschwindigkeitsprüfung KW - Beschussversuche PY - 2011 IS - 928 - 2011 SP - 1 EP - 214 CY - Frankfurt/M. ET - Abschlussbericht zu Forschungsvorhaben 936 AN - OPUS4-25010 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Knothe, Esther A1 - Makris, Ralf A1 - Kretzschmar, Enrico A1 - Rücker, Werner T1 - WP 3 - First Results of laboratory tests for ballasted and slab track mitigation measures T2 - RIVAS - Railway Induced Vibration Abatement Solutions; EU project CY - Berlin, Germany DA - 2012-11-12 PY - 2012 AN - OPUS4-27532 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Häcker, Ralf A1 - Knothe, Esther A1 - Andrieux, F. A1 - Memhard, D. T1 - Entwicklung und Verifikation von Materialmodellen und numerischen Methoden zur Vorhersage der Containment Sicherheit beim Bersten von Laufrädern in Abgasturboladern (ATL) T2 - Informationstagung Turbomaschinen 2009 CY - Dresden, Deutschland DA - 2009-10-22 KW - Abgasturbolader KW - Containmentsicherheit PY - 2009 IS - R548 SP - 133 EP - 157 AN - OPUS4-23164 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Häcker, Ralf A1 - Knothe, Esther A1 - Wossidlo, Peter ED - Pohl, M. T1 - Experimentelle Untersuchungen für die Anwendung von Materialmodellen zur numerischen Auslegung des Containments von Abgasturboladern T2 - Tagung Werkstoffprüfung 2010 CY - Neu-Ulm, Deutschland DA - 2010-12-02 KW - Abgasturbolader KW - Containment KW - Hochgeschwindigkeitsversuch PY - 2010 SN - 978-3-514-00778-9 SP - 317 EP - 322 PB - Verl. Stahleisen GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-22949 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Häcker, Ralf A1 - Knothe, Esther A1 - Andrieux, F. A1 - Memhard, D. T1 - Entwicklung und Verifikation von Materialmodellen und numerischen Methoden zur Vorhersage der Containment Sicherheit beim Bersten von Laufrädern in Abgasturboladern (ATL) N2 - For predicting the Containment safety of turbochargers against failure of rotors at elevated temperatures and dynamic loading the complex deformation and damage behaviour of the respective materials has to be determined by appropriate experiments and on the other Hand the temperature and strain rate dependent data have to be implemented into material models that are able to describe the material behaviour underthese complex loading conditions. In this research project three different casting materials have been investigated. Since most experimental data were determined for the ductile cast iron alloy EN-GJS-400 with nodular graphite, this material was in the focus of numerical calcuiations. Its mechanical behaviour under uniaxial and multiaxial tension as well as under pressure and shear loading has been investigated for a variety of loading rates and temperatures. Since the material behaviour investigated in this project only concerns the Containment but not the rotor of the turbocharger the loading of the whole device was approached by impact loading of a plate with a projectile made of the same material. For the numerical modelling of the Containment safety of turbochargers a material model has been developed with the capability to describe the specific deformation behaviour of casting materials, e.g. different properties under tension and compression as a function of stress triaxiality, temperature and strain rate dependence under large plastic deformations. The material parameters for the model have been determined by numerical modelling of small scale tests under different loading conditions. The modei has been implemented in a commercial finite element code with explicit integration. In the actual Version of the user subroutine the application is limited to solid elements. In this project the material model has been applied to numerical simulations of tests on notched specimens under bending load and above all to the Simulation of penetration Tests under highly dynamic impact loading conditions as well as the Containment fest of a turbocharger. The loading conditions in these tests are comparable to the impact of a broken turbine blade on the Containment of a turbocharger. The main purpose of these tests hence was to prove the prediction capability of the material model. Numerical stability of the user routine could be achieved and the results agreed quite well with the experimental data. N2 - Für die Vorhersage der Containment Sicherheit beim Bersten von Laufrädern in Abgasturboladern müssen zum einen komplexe Verformungs- und Schädigungsvorgänge bei dynamischer Belastung einschließlich ihrer Temperaturabhängigkeit mit geeigneten Versuchen erfasst und gemessen werden, zum anderen müssen diese temperatur- und dehnratenabhängigen Kennwerte in weiterentwickelten Materialmodellen für das Verformungs- und Schädigungsverhalten abgebildet werden. Im Rahmen dieses Vorhabens wurden drei Gusswerkstoffe untersucht. Für den Gusswerkstoff mit Kugelgrafit EN-GJS-400 wurden die weitestgehenden experimentellen Untersuchungen zur Charakterisierung des Materialverhaltens unter ein- und mehrachsigem Zug sowie unter Druck- und Scherbeanspruchung für ein breites Spektrum von Beanspruchungsgeschwindigkeiten und Temperaturen durchgeführt. Die Untersuchungen an den beiden weiteren Werkstoffen erfolgten mit auf der Basis der gewonnen Erkenntnisse optimiertem Aufwand. Der Schwerpunkt der Arbeiten lag dabei im Bereich hoher Beanspruchungsgeschwindigkeiten und höherer Temperaturen sowie deren Kombination. Für die numerische Modellierung der Containment Sicherheit von ATLs wurde ein vorhandenes Materialmodell weiterentwickelt, so dass es in der Lage ist, das Verformungs- und Versagensverhalten von Gusswerkstoffen, wie z.B. den Zug-Druck-Unterschied, in Abhängigkeit von Spannungsmehrachsigkeit, Temperatur und Dehnrate auch für große plastische Deformationen zu beschreiben. Die Modellparameter wurden durch numerische Simulation von Experimenten an Proben bestimmt. Das Modell wurde in ein kommerzielles Finite-Elemente-Programm mit expliziter Integration implementiert und ist in der jetzigen Version auf FE-Modelle mit Volumenelementen beschränkt. Das Materialmodell wurde im Rahmen dieses Vorhabens zunächst zur numerischen Simulation von Experimenten an gekerbten Proben unter Biegebelastung angewendet. In einem zweiten Schritt erfolgte die Verifikation des Bauteilverhaltens durch numerische Simulation der hochdynamischen Beschussversuche. Da in diesem Vorhaben das Materialverhalten jedoch nur für das Containment und nicht auch für den Rotor des ATLs untersucht wurde, hat man für das Projektil und das Bauteil den gleichen Werkstoff verwendet. Die Belastung in diesen Beschussversuchen ist vergleichbar mit dem Aufprall eines Rotorfragments auf das Containment des Abgasturboladers. Abschließend wurde die numerische Simulation eines Containment Tests an einem Abgasturbolader durchgeführt. Die Nachrechnung dieser Experimente ist somit als ein Nachweis der Prognosefähigkeit des Materialmodells anzusehen. Numerische Stabilität der Userroutine konnte erreicht und eine gute Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen erzielt werden. T2 - Informationstagung Turbomaschinen, Frühjahrstagung 2011 CY - Bad Neuenahr, Germany DA - 17.03.2011 KW - Abgasturbolader KW - Containmentsicherheit PY - 2011 IS - R554 SP - 65 EP - 94 CY - Bad Neuenahr AN - OPUS4-23388 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz A1 - Said, Samir A1 - Knothe, Esther A1 - Rücker, Werner ED - Cunha, A. ED - Caetano, E. ED - Ribeiro, P. ED - Müller, G. T1 - The dynamic behavior of railway tracks with under sleeper pads, finite-element boundary-element model calculations, laboratory tests and field measurements N2 - A variety of isolation measures exists to reduce the vibration in the neighbourhood of railway lines. They can be roughly classified as elastic or stiffening systems. There are the following elastic elements, rail pads or resilient fixation systems between rail and sleeper, under sleeper pads or sleeper shoes under the sleepers, and ballast mats under the ballast. Stiffening systems (plates) are used as slab tracks, floating slab tracks, or mass-spring systems. In the EU project “Railway induced vibration abatement solutions (RIVAS)”, elastic under sleeper pads have been investigated. The dynamic behaviour of the track and the surrounding soil has been calculated by the combined finite-element boundary-element method in a systematic parameter study. It has been shown that the mitigation effect can be improved by soft under sleeper pads or by heavy sleepers. Consequently, such track elements (soft under sleeper pads and heavy sleepers) have been thoroughly investigated in laboratory tests to establish the static and dynamic parameters as well as their serviceability. Finally, field tests at and near railway tracks with and without under sleeper pads have been performed. To determine the reduction effect of the isolated track, the ground vibrations excited by trains or artificial sources have been measured. The soil properties at the different sites have also been measured so that the comparison of the isolated and un-isolated track can take into account possible differences of the soil parameters. The contribution shows how the different (numerical, laboratory and field) methods and results can be combined to achieve an improved mitigation solution with soft under sleeper pads and heavy sleepers for ballasted and slab tracks. T2 - EURODYN 2014 - 9th International conference on structural dynamics CY - Porto, Portugal DA - 30.06.2014 KW - Railway track KW - Track-soil interaction KW - Mitigation KW - Under sleeper pads KW - Laboratory tests KW - Field tests KW - Ground vibration PY - 2014 SN - 978-972-752-165-4 SN - 2311-9020 SP - 805 EP - 812 AN - OPUS4-31164 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -