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Der Beitrag konzentriert sich auf bildgebende Messverfahren, die der dreidimensionalen Bestimmung mechanischer, geometrischer und kinematischer Parameter von Materialien und Bauteilen dienen. Das sind hier insbesondere die Mehrbildfotogrammetrie sowie die Stereomessverfahren, die auf folgenden physikalisch-optischen Grundlagen beruhen: die zeit- und raumveränderliche Projektion von Lichtstreifensystemen, die Bildkorrelation mittels Grauwertmustern und die Verfolgung kontrastreich applizierter Punkttargets. Letztendlich werden aus den gemessenen Punktkoordinaten unterschiedlicher Dichte und Belastungszustände die gewünschten 3D-Parameter abgeleitet. Hierzu gehören z. B. die Oberflächengestalt und deren Verformung, approximierte 3D-Geometrielemente, veränderliche 6DoF-Starrkörperorientierungen, Vektorverschiebungsfelder, Oberflächendehnung, Koordinaten-Zeit-Funktionen, Geschwindigkeit und Beschleunigung. Diese Kenngrößen sind beispielsweise für die Ermittlung mechanischer Werkstoffeigenschaften und -kennwerte bis hin zur Form- und Verformungsmessung von Bauteilen in gezielt quasi-statisch oder dynamisch beanspruchenden Prüfeinrichtungen wichtig. Vorteilhaft für die praktische Anwendung dieser Verfahren ist insbesondere, dass sie berührungslos arbeiten, kombiniert werden können und skalierbar sind z. B. hinsichtlich Messvolumen, Auflösung, Genauigkeit und Koordinatensystemen der zu bestimmenden 3D-Punktkoordinaten an Materialoberflächen bzw. Komponenten.
Ausgehend von der Beschreibung der messtechnischen Prinzipien dieser Verfahren sollen zwei Anwendungsbeispiele aus dem Bereich der Gefahrgutbehäl-terprüfung im Rahmen von Bauartzulassungen und der normungsbegleitenden Mate-rialforschung den Stand in der Anwendungspraxis aufzeigen und einen Eindruck hinsichtlich der flexiblen Einsatzmöglichkeiten dieser optischen 3D-Verfahren verdeutlichen.
Alternatively to experimental drop tests, the mechanical safety analyses of containers for final disposal of radioactive waste with negligible heat generation in the German Konrad repository may be carried out by numerical simulations within the safety assessment procedure. In the past, safety assessments for thin-walled steel sheet containers have been done exclusively by prototype tests and unfavorable drop scenarios were determined by engineering judgment. So far, reliable numerical simulations do not exist. Therefore, a research project was started to develop numerical simulation approaches for drop test analyses and to determine existing safety margins. Comparisons of experimental and numerical results confirm that the Finite Element (FE) model represents the general mechanical behavior of the steel sheet container sufficiently. Simulations have been used to determine an unfavorable drop scenario resulting in large deformation and damage. This paper presents the investigations carried out as well as the further development of the FE model in terms of damage mechanics.
The safety of transport packages may be demonstrated by numerical calculation of load scenarios defined in the IAEA regulations. Possible handling accidents of casks at interim storage sites or in a final repository are typically analyzed by dynamic finite element computations. In each case the investigated load scenario must be transferred into a mathematical model. Secondly the mathematical model must be transferred into a numerical model. Reliable finite element models should be developed by assembling verified sub-models of components. The finite element mesh, material modeling, initial and boundary conditions, contact definitions, and time integration as well as the benefit of pre- and post-calculations are discussed. The paper presents lessons learnt from modeling dynamic test scenarios for finite element analyses over the years.
Alternatively to experimental drop tests, the mechanical safety analyses of containers for final disposal of radioactive waste with negligible heat generation in the German Konrad repository may be carried out by numerical simulations within the safety assessment procedure. In the past, safety assessments for thin-walled steel sheet containers have been done exclusively by prototype tests and unfavorable drop scenarios were determined by engineering judgment. So far, reliable numerical simulations do not exist. Therefore, a research project was started to develop numerical simulation approaches for drop test analyses and to determine existing safety margins. Comparisons of experimental and numerical results confirm that the Finite Element (FE) model represents the general mechanical behavior of the steel sheet container sufficiently. Simulations have been used to determine an unfavorable drop scenario resulting in large deformation and damage. This paper presents the investigations carried out as well as the further development of the FE model in terms of damage mechanics.
Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) führt im Rahmen einer Verwaltungsvereinbarung mit dem Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) Bauartprüfungen für Behältertypen durch, die für die Endlagerung von nicht wärmeentwickelnden radioaktiven Abfällen in das Endlager Konrad vorgesehen sind.
Zur Erlangung einer Eignungsbestätigung einer Behälterbauart für das Endlager Konrad müssen die Antragssteller die Einhaltung der vom BfS festgelegten behälterspezifischen Anforderungen nachweisen. Zentrale Bestandteile der Bauartprüfung sind die Sicherheitsnachweise zur Behälterauslegung gegen mechanische Betriebs- und Störfallbelastungen sowie gegen thermische Störfallszenarien. Die Prüfanforderungen umfassen hierbei Stapeldruckprüfung, Hebeprüfung, Fallprüfung, thermische Prüfung (Brand), ggf. einschließlich Dichtheitsprüfung zum Nachweis der Einhaltung von Dichtheitsanforderungen.
Neben der Nachweisführung mittels sogenannter Baumusterprüfungen oder Obertragbarkeitsbetrachtungen können die Nachweise alternativ mittels numerischer Sicherheitsnachweise erbracht werden, sofern deren hinreichende Verifikation nachgewiesen wird, Dies kann u. a. durch den Vergleich mit hinreichend gesicherten experimentellen Ergebnissen geschehen, Die hier vorgestellten Untersuchungen sind Teil des internen Forschungsprojektes ConDrop der BAM, das zum Ziel hat, erweiterte Prüfmethoden zur Fallprüfung an Stahlblechcontainern für das Endlager Konrad mittels numerischer Beanspruchungsanalyse zu entwickeln. Dazu soll ein Finite-Elemente-(FE)-Modell entwickelt und mit experimentellen Daten, die in Fallversuchen ermittelt werden, verifiziert werden.