Filtern
Erscheinungsjahr
Dokumenttyp
Sprache
- Englisch (17)
- Deutsch (13)
- Mehrsprachig (1)
Schlagworte
- Ductile cast iron (6)
- Dynamic fracture toughness (3)
- Fracture mechanics (3)
- Monitoring (3)
- Schallemission (3)
- Acoustic emission (2)
- Beschleunigungssensoren (2)
- Faseroptische Sensorik (2)
- Rohrleitung (2)
- Abgasturbolader (1)
Organisationseinheit der BAM
- 9 Komponentensicherheit (4)
- 9.0 Abteilungsleitung und andere (2)
- 9.6 Additive Fertigung metallischer Komponenten (2)
- 2 Prozess- und Anlagensicherheit (1)
- 2.1 Sicherheit von Energieträgern (1)
- 3 Gefahrgutumschließungen; Energiespeicher (1)
- 3.4 Sicherheit von Lagerbehältern (1)
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (1)
- 8.1 Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren (1)
Casks for the transport and storage of heat generating radioactive waste in Germany are normally provided with screwed lid systems, which are in most cases equipped with double jacket metal seals with an inner spring wire to provide long term resistance to the seal compression force. Preservation of the high sealing quality of those seals under operational and accidental stress conditions is essentially important to the safety of those casks. Relative displacements of the lid system surfaces caused by specific impact scenarios cannot be excluded and have to be evaluated with respect to a possible increase in the leakage rate.
To get representative data for such metal sealed lid systems, BAM has developed a special conceptualised flange system placed in an appropriate testing machine for relevant mechanical loading of the metal seals under static and cyclic conditions. Furthermore, the flange system enables continuous measurement of the standard helium leakage rate during each test.
The primary aim of the investigation is to identify the correlation between variation of installation conditions (axial displacements) caused by external loads and the standard helium leakage rate. An essential parameter in this case is the useable resilience ru of a metal seal under relevant stress conditions. The useable resilience ru is the vertical difference in the cross-section between the seal's assembling status and the point where the leakage rate, by means of external load relieving, exceeds the quality criterion of 10-8 Pa m3 s-1. Load relieving can instantly occur due to modification of the seal groove dimension caused by accident impacts and deformation of the lid system. Furthermore, component specific basis data for the development of finite element calculation models should be collected. In the tests, seals are subjected to static and cyclic loads. All tests are performed at ambient temperature.
This paper presents the test configuration, different test series and results of the current experiments. Typical load-displacement-leakage rate correlations are presented and discussed.
Bei der Auslegung von Achsschenkeln für Nutzfahrzeuge wird für den Überlastfall ein fail-safe-Kriterium (kontrolliertes Versagen) als Basisphilosophie angesetzt. Gefordert wird, dass sich der Achsschenkel auch unter Akzeptanz begrenzten Risswachstums hinreichend elastisch-plastisch verformen kann, ohne dass es zum Bruch kommt. Der Fahrer soll anschließend anhand der bleibenden Verformungen bemerken können, dass mit seinem Fahrzeug etwas nicht in Ordnung ist. Eine Voraussetzung für dieses Bauteilverhalten ist eine hinreichende Bruchzähigkeit des Werkstoffs. Diese, wie auch die Rissspitzenbeanspruchung, müssen ermittelt werden, um den bruchmechanischen Sicherheitsnachweis führen zu können. Zur Ermittlung der mechanisch-technologischen und bruchmechanischen Werkstoffeigenschaften wurde ein Prüfkonzept entwickelt, bei dem die Proben an der potenziell kritischen Stelle direkt aus den geschmiedeten Achsschenkeln entnommen werden. Die experimentelle Werkstoffcharakterisierung bildet dann die Beanspruchungsbedingungen beim Überlastereignis ab. Im Rahmen der Produktion stehen jedoch nur Kerbschlagarbeitswerte zur Verfügung und aufwändige bruchmechanische Versuche sollen vermieden werden. Deshalb wurde eine Korrelation zur Abschätzung der vorhandenen Bruchzähigkeit aus der Kerbschlagarbeit herangezogen. Es ergibt sich eine Ergebnismatrix, die die Einflussgrößen Versagenswahrscheinlichkeit, Temperatur und Bruchzähigkeit verknüpft. Abschließend wird ein erster Vergleich der abgeschätzten mit den experimentell ermittelten Bruchzähigkeitswerten gezogen. Dieser weist aus, dass die abgeschätzten Werte geringfügig konservativ sind.
Experimentelle und numerische ERmittlung dynamischer Risswiderstandskurven im Kerbschlagbiegeversuch
(2001)
Die bruchmechanische Beurteilung von Komponenten erfordert die Kenntnis von Risswiderstandskurven, die jedoch häufig aufgrund fehlenden Probenmaterials nicht zur Verfügung stehen. Vielmehr sind typische werkstofftechnische Kennwerte verfügbar, wie Streckgrenze, Zugfestig, Gleichmaßdehnung, Bruchdehnung sowie die Kerbschlagarbeit in der Hochlage und die laterale Breitung von Kerbschlagbiegeproben.
Das Materialmodell von Gurson beschreibt duktiles Risswachstum mit den Stadien Hohlraumentstehung, Hohlraumwachstum und Koaleszenz benachbarter Hohlräume bis zum makroskopischen Riss. Die Materialparameter des Gurson-Modells sind abhängig vom Werkstoff und der Temperatur, jedoch nicht von der Probengeometrie und Belastungsgeschwindigkeit, was eine Übertragung zwischen quasistatisch belasteten Bruchmechanikproben unterschiedlicher Geometrie und schlagartig belasteten Kerbschlagbiegeproben erlaubt.
Im vorliegenden Beitrag wird eine Methode zur Konstruktion von Risswiderstandskurven vorgestellt, die auf den grundlegenden Daten des Zugversuchs und der Kenntnis der Fließkurve basiert. Die Fließkurve bei dynamischer Belastung wird durch erprobte Vorgehensweisen ermittelt, die auf der Analyse der dann erhöhten Aktivierungsenergie von Versetzungen basieren. Die Parameter der duktilen Schädigung werden im wesentlichen durch die Simulation von Versuchen an gekerbten Rundzugproben und des Kerbschlagbiegeversuchs bzw. der Anpassung an die Kerbschlagarbeit in der Hochlage bestimmt.
Damit sind die Parameter der duktilen Schädigung bekannt, so dass durch die Simulation duktilen Rissfortschritts in Bruchmechanikproben die erforderlichen J-Risswiderstandskurven zur Verfügung gestellt werden können, was die Anwendung des klassischen J-Konzepts erlaubt. Wegen der Geometrieunabhängigkeit der ermittelten Materialparameter ist auch die direkte Anwendung des Gurson-Modells zur Sicherheitsanalyse angerissener Bauteile durchführbar.
Pipelines and industrial piping systems are particularly relevant regarding technical safety, availability and maintenance. Large flow rates of hazardous substances imply that even smallest leakages can lead to high environmental impacts. Therefore, and to ensure the availability of infrastructure, an early detection and localization of potentially hazardous degradations to the walls (e.g. cracks, pittings, sedimentation, etc.) of the containments is necessary. However, in many cases it is not feasible to equip pipelines with a large number of point sensors at reasonable expense.
The principle of distributed fibre optic sensing relies on one single optical fibre, which simultaneously acts as a spatially continuous sensor as well as the signal transducer. Therefore, extensive structures can be provided with this type of sensor with comparatively low efforts.
As a consequence, monitoring oil and gas pipelines using distributed fibre optic sensors is on the upswing. Besides the established methods to measure temperature and strain, distributed acoustic sensing (DAS) has lately received considerable attention as a means to detect and localize third party threats to pipelines (approach of vehicles, digging, mechanical manipulation).
The so far not utilized potential of DAS as a means for continuous condition monitoring of pipes by detecting and localizing acoustic signals that point to certain damage scenarios, is currently under investigation in an interdisciplinary research project at BAM (AGIFAMOR, Ageing Infrastructures – Fibre Optic Monitoring of Pipes).
In order to qualify distributed acoustic fibre optic sensors for this application area, we especially focus on detecting and identifying the relevant acoustic emissions of interesting degradations as well as on the optimal way of application of the optical fibres to the specimen to achieve an optimal signal transmission of acoustic signals.
