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Bruchmechanische Bewertung der Integrität einer Turbinenscheibe bei Überdrehzahl

  • Turbinenscheiben sind thermisch und mechanisch hochbeanspruchte, sicherheitsrelevante Komponenten in Gasturbinen. Ihre Integrität wird in Bauteiltests unter Überdrehzahlbedingungen nachgewiesen. Kontext des Aufsatzes ist die Erarbeitung einer zusätzlichen Bewertungsebene auf der Grundlage von Versuchen unter monotoner Beanspruchung, die die Beanspruchung im Bauteil realistisch wiedergeben soll. Betrachtet wird ein halbelliptischer Riss, der bei der weiteren Ausbreitung als Umfangsriss wächst (rim peeling). Die Simulation dieser Stelle im Bauteil schließt die mechanische und thermische Beanspruchung sowie sie Dehnungsbehinderung ein. Letztere wird anhand zweier Parameter, der Spannungsmehrachsigkeit ℎ und des (allerdings modifizierten) Constraint-Parameters nach Newman, der die Spannungen über den plastisch verformten Bereich mittelt, bestimmt. Erwartungsgemäß zeigt sich, dass die höchste Dehnungsbehinderung weder an den Oberflächenpunkten, noch an den tiefsten Punkten, sondern an einerTurbinenscheiben sind thermisch und mechanisch hochbeanspruchte, sicherheitsrelevante Komponenten in Gasturbinen. Ihre Integrität wird in Bauteiltests unter Überdrehzahlbedingungen nachgewiesen. Kontext des Aufsatzes ist die Erarbeitung einer zusätzlichen Bewertungsebene auf der Grundlage von Versuchen unter monotoner Beanspruchung, die die Beanspruchung im Bauteil realistisch wiedergeben soll. Betrachtet wird ein halbelliptischer Riss, der bei der weiteren Ausbreitung als Umfangsriss wächst (rim peeling). Die Simulation dieser Stelle im Bauteil schließt die mechanische und thermische Beanspruchung sowie sie Dehnungsbehinderung ein. Letztere wird anhand zweier Parameter, der Spannungsmehrachsigkeit ℎ und des (allerdings modifizierten) Constraint-Parameters nach Newman, der die Spannungen über den plastisch verformten Bereich mittelt, bestimmt. Erwartungsgemäß zeigt sich, dass die höchste Dehnungsbehinderung weder an den Oberflächenpunkten, noch an den tiefsten Punkten, sondern an einer Stelle zwischen beiden auf der Rissfront auftritt. Als Versuchsgeometrie für die monotonen Tests soll eine Kreuzprobe mit wanddurchdringenden Rissen ausgehend von einer Innenbohrung dienen. Durch geeignete Wahl der Risstiefe sowie der in beiden Richtungen angreifenden Kräfte gelingt es, bauteiladäquate Zustände zu erzeugen.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Jiangchao Zhu, M. Schurig, H. Schlums, Mauro Madia, Uwe Zerbst
Dokumenttyp:Beitrag zu einem Tagungsband
Veröffentlichungsform:Graue Literatur
Sprache:Deutsch
Titel des übergeordneten Werkes (Deutsch):Bruchmechanische Werkstoff- und Bauteilbewertung: Beanspruchungsanalyse, Prüfmethoden und Anwendungen
Jahr der Erstveröffentlichung:2022
Organisationseinheit der BAM:9 Komponentensicherheit
9 Komponentensicherheit / 9.4 Integrität von Schweißverbindungen
Herausgeber (Institution):Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung e.V.
Erste Seite:13
Letzte Seite:22
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Bruchmechanik; Constraint; Struktur Integrität; Turbinenscheibe
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Degradation von Werkstoffen
Veranstaltung:54. Tagung des DVM-Arbeitskreises Bruchmechanik und Bauteilsicherheit
Veranstaltungsort:Online meeting
Beginndatum der Veranstaltung:22.02.2022
Enddatum der Veranstaltung:23.02.2022
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:28.02.2022
Referierte Publikation:Nein
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