Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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Ein neuartiger Modellierungsansatz für die Berechnung des transienten Temperaturfeldes beim Laserstrahlschweißen mit einer äquivalenten Wärmequelle wurde vorgestellt. Das numerische Modell wurde in zwei Studien unterteilt. Im ersten Teil wurde der Laserstrahlschweißprozess in einer stationären Schmelzbadsimulation untersucht. Die lokale Schmelzbadgeometrie und das Temperaturfeld wurden unter Berücksichtigung der Effekte der thermokapillaren und freien Konvektion, der latenten Wärme und der temperaturabhängigen Materialeigenschaften bis hin zur Verdampfungstemperatur ermittelt. Die Ergebnisse wurden benutzt, um eine äquivalente volumetrische Wärmequelle zu definieren. In der folgenden Studie wurde damit das transiente Temperaturfeld im geschweißten Bauteil berechnet. Die numerischen Ergebnisse wurden durch parallel laufende Experimente validiert.
The aim of this research is to characterize a surface that has experienced low wear on asperities. The procedure used is similar to an Abbott-Firestone approach and based on functional bearing of projected area, surface area and material volume. Surface features extracted from surface height maps provide more comprehensive information about topography changes due to wear. Thus, they were used to detect low wear volumes on the top of asperities.
The cause and type of solid particle erosion varies across different industries and locations in plants, for instance the particles could be volcanic ash in aero-engines, fly ash in boilers, exfoliated scale in steam turbines or mineral matter in oil excavation. In all cases the durability of materials can be improved through better surface engineering and coatings, but the development of these is restricted also due to lack of generic models. In this respect, the simulation of a single impact with finite element methods using 100.000 knots would take about 15 minutes. In order to simulate an entire particle erosion experiment, up to one billion of such impacts would have to be considered. In order to simulate an entire particle erosion experiment, the current work presents an alternative approach capable of calculating about half a billion impacts on a substrate in less than six hours on a standard PC. The predictions of the simulation will be compared to a steel sample at 600°C eroded by aluminum oxide particles with a velocity around 210 m/s.