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  • Kategorie-Übersicht: AVIF Forschung
    zur Beschreibung des zyklischen und regellosen Zeitstandverhaltens warmfester Kraftwerkstähle mehr A 178 Kriech und Kriechermüdungsrissverhalten moderner Kraftwerksstähle im Langzeitbereich mehr A 180 Qualifizierung des 12CrCoMo als neuen Werkstoff für den Dampfkesselbau mehr A 196 Qualifizierung von Längsnahtschweißungen in warmfesten Rohre aus modernen 9 11 Cr Stählen als volltragende Nähte mehr A 198 Bewertung der Streubänder im Langzeitverhalten von warmfesten Stählen mit Hilfe der Anwendung von Data Mining Methoden mehr A

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  • Kategorie-Übersicht: AVIF Forschung
    Erstellung eines EDV Systems zur Erfassung Verwaltung und Auswertung von langzeitigen Versuchsdaten zur Stahlanwendung mehr A 229 Kriterien zur Schädigungsbeurteilung von Hochtemperaturbauteilen aus martensitischen 9 11 Cr Stählen mehr A 232 Entwicklung von Modellen zur Lebensdauervorhersage von Kraftwerksbauteilen unter thermisch mechanischer Kriechermüdungsbeanspruchung mehr A 238 Untersuchung der zeitabhängigen Festigkeits und Verformungseigenschaften von Überhitzerrohrwerkstoffen nach Kaltverformung mehr A 239 Verformungs Schädigungsentwicklung an massiven heißgängigen Kraftwerkskomponenten bei schnellen Anfahrvorgängen mehr A 242

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  • Kategorie-Übersicht: AVIF Forschung
    A 246 Ermüdungsverhalten artverschiedener Stähle und einer Mischverbindung unter Einwirkung von Druckwasserstoff mehr A 252 Bewertung von Bauteilen mit Fehlstellen in Abhängigkeit vom Kriechverformungsvermögen mehr A 257 Darstellung des schmelzenspezifischen Zeitstandbruchverhaltens ausgewählter warmfester Stähle auf der Grundlage der Datenaufbereitung über Neuronale Netze mehr A 267 Evaluation von Extrapolationsverfahren zum Zeitstandverhalten warmfester Stähle mehr Vorherige Seite 1 Seite 2 Seite 3 Seite 4 Seite 5 zurück zur Gesamtübersicht Forschungsvereinigung der Arbeitsgemeinschaft

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  • A 091: AVIF Forschung
    die Akkumulation von Verformungsinkrementen Ratcheting notwendig Die Zielsetzung des Vorhabens orientiert sich an der Praxisbeanspruchung von Komponenten des allgemeinen Maschinen bzw Anlagenbaus sowie des Kraftwerkbaus die im Hochtemperaturbereich betrieben werden und einer vorwiegend statischen Beanspruchung mit einer vorgegebenen Anzahl von An und Abfahrten ausgesetzt sind so daß der hieraus resultierende Ermüdungsanteil keinen dominierenden Schädigungsmechanismus bildet Die durch die An und Abfahrten hervorgerufenen Auswirkungen auf die langzeitige Entwicklung des mehrachsigen Spannungs und Dehungszustandes sollten deshalb experimentell ermittelt werden Daneben sollte auf der Basis einachsig ermittelter Werkstoffdaten eine numerische Beschreibung entwickelt und angewandt werden die die Möglichkeiten komplexer Stoffgesetze in Verbindung mit der Finite Elemente Methode nutzt Neben der Durchführung von LCF Versuchen zur Ermittlung von Basiseigenschaften des Werkstoffes lag der Schwerpunkt der experimentellen Untersuchungen in der Durchführung von zyklischen Zeitstandsversuchen an Hohlzylinderproben Ein aus dem praktischen Betrieb abgeleiteter Belastungszyklus wurde für die Versuche zugrundegelegt Als Versuchswerkstoff wurde der schon im Vorhaben Festigkeitshypothesen im Kriechgebiet untersuchte bainitische Schmiedestahl 30 CrMoNiV 5 11 bei seiner oberen Anwendungstemperatur von 550o C herangezogen für den umfangreiche Ergebnisse aus langzeitigen ein und mehrachsigen Zeitstandversuchen vorliegen Finite Elemente Berechnungen wurden an ausgewählten Proben für jede Belastungsart durchgeführt Ziel der FE Berechnungen war es die Vorgänge der Spannungsumlagerung bei Lastumkehr zu simulieren und ihre Auswirkungen auf das Spannungsniveau während der anschließenden Phase statischer Beanspruchung zu ermitteln Zur Durchführung der theoretischen Untersuchungen wurde das FE Programm ABAQUS verwendet Zur Beschreibung des Werkstoffverhaltens unter Kriechermüdungsbeanspruchung wurde das viskoplastische Modell nach Chaboche Nouailhas herangezogen das als User Subroutine UMAT in die FE Rechnung implementiert wurde Damit kann sowohl zeitabhängiges viskoses Werkstoffverhalten Kriechen Relaxation wie auch zeitunabhängiges Werkstoffverhalten Plastizität zyklische Ver und Entfestigung mit einem einheitlichen Modell beschrieben werden Die Parameter für das Werkstoffmodell wurden an den 1 CrMoV Werkstoff angepaßt Als Anpassungsdaten werden zur Verfügung stehende Werkstoffdaten aus Warmzug LCF mit

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  • A 092: AVIF Forschung
    verschiedenen Beanspruchungsbereiche ist daher für die erfolgreiche Anwendung von Methoden der Lebensdauerprognose nötig Das Resultat einer sinnvollen Anwendung von Methoden zur Lebensdauervorhersage wird beim gegenwärtigen Kenntnisstand vor allem darin liegen den experimentellen Umfang zur Bestimmung der benötigten Daten zu verringern Zusammenfassend läßt sich feststellen daß die in den derzeitigen Regelwerken angegebenen Methoden zur Ermittlung des Schädigungs und Erschöpfungszustandes von Bauteilen den Mangel aufweisen daß das komplexe Zusammenwirken aus Beanspruchung Konstruktion und Werkstoffeigenschaften bei der Bewertung der Restlebensdauer sowie fortgeschrittene Methoden der Zustandsermittlung zu wenig bzw gar nicht berücksichtigt werden In den vergangenen Jahren wurden zahlreiche Forschungsarbeiten zur Charakterisierung des Werkstoffverhaltens unter besonderer Berücksichtigung der Beanspruchung und der Temperatur durchgeführt Kennzeichnend für diese Vorhaben war und ist daß im wesenzlichen Einzelfragen angesprochen wurden Damit wurden wesentliche Grundlagen für eine übergeordnete Zielsetzung geschaffen Die Problemstellung des vorliegenden Vorhabens ergibt sich aus der Zusammenführung der Einzelergebnisse im Sinne einer Anwendung der Ergebnisse und Erkenntnisse auf offene bzw nicht ausreichend abgesicherte Bereiche der Bauteilauslegung und der Erstellung eines Gesamtkonzeptes für die Zustandsermittlung Vor allem handelt es sich um die Berechnung und Ermittlung realistischer Spannungen und Dehnungen bzw deren Schwingbreiten und damit im Zusammenhang die Bewertung primärer und sekundärer Spannungen sowie die Erstellung eines Konzeptes zur Beschreibung der Lebensdauer in Bauteilen in das die oben vertieften Ansätze implementiert sind und das so zu einer verbesserten Berechnung der Erschöpfung infolge Kriechen und Ermüden beiträgt Ziel des Vorhabens war demnach die Bewertung und Analyse vorliegender Forschungsergebnisse zum Werkstoff und Bauteilverhalten im Bereich erhöhter Temperaturen unter statischer zyklischer und kombinierter statischzyklischer Beanspruchung Hierzu wurden folgende Einzelaspekte der Bauteilauslegung im Hinblick auf den Einfluß durch spezifische Werkstoffgrößen vertiefend betrachtet Mehrachsigkeit der Beanspruchung Temperatur Haltezeit Umgebung und äquivalente Temperatur bei An und Abfahrten Im Hinblick auf die Analyse der Berechnungsverfahren zur Ermittlung von Erschöpfung und Bauteilversagen wurden Untersuchungen zum Einfluß

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  • A 096: AVIF Forschung
    15 000 h bzw 13 000 h Bei einem nur stichprobenartig untersuchten Stahl X 2 CrNiMoN 17 12 liegt erst eine schwächere Datenbasis mi Anrißdauern bis zu rd 20 000 h unter Einstufenbeanspruchung vor so daß dieser Stahl in die rechnergestützte Beschreibung nicht aufgenommen wurde Wie schon am Stahl 28 CrMoNiV 4 9 führte die isotherme Dreistufenbeanspruchung auch am Stahl X 21 CrMoV 12 1 gegenüber der betriebsnäheren anisothermen Dreistufenbeanspruchung mit höchstens um 20 verminderter Anrißwechselzahl maßvoll auf die sichere Seite wie das schon früher für Einstufenbeanspruchung ermittelt wurde SARA 2 beschränkt sich daher auf isotherme Zyklen bei vorgegebener Maximaltemperatur Auch bei der Dreistufenbeanspruchung zeigte sich daß die Neigung zu zyklischer Entfestigung mit abnehmender Dehnungsschwingbreite zurückgeht wie das schon früher für langzeitige Einstufenbeanspruchung beobachtet worden war An den beiden schwerpunktmäßig untersuchten Stählen wurde die bisher Rampendehngeschwindigkeit von 6 min durchgeführten Versuche durch Versuche mit 0 06 min ergänzt Die Analyse der Kriechermüdungsschädigung der jetzt abgeschlossenen Dreistufenversuche auf der Grundlage der verallgemeinerten Schadenakkumulationshypothese unter Anwendung eines verfeinerten und eines optimierten Auswertungs und Vorhersageverfahrens ergab daß sich die Werte der relativen Kriechermüdungslebensdauer für Dreistufenbeanspruchung in das schon langzeitig abgesicherte Streuband für Einstufenbeanspruchung einordnen Das Programm SARA 2 wurde zur anwenderfreundlichen Nutzung der in vorangegangenen Vorhaben begonnenen und jetzt abgerundeten Beschreibung des mehrstufigen Kriechermüdungsverhaltens erstellt Auf der Grundlage von Regeln zur Beschreibung von zyklischer Verformung und Schädigung ermittelt SARA 2 für beliebig vorgebbare Teilzyklen einen Vorhersagewert für die Anreißwechselzahl bzw die Anrißdauer Dabei lassen sich die Teilzyklen zu Zyklusfolgen und Folgenserien zusammenschließen Zur Klassierung der Teilzyklen wird in SARA 2 das Rangemean Verfahren eingesetzt das zu ähnlichen Vorhersagen wie das Rainflow Verfahren führt Für jeden Teilzyklus wird eine Spannungs Dehnungs Hystereschleife synthetisiert und es werden rechnerische Kriechermüdungsschädigungsanteile ermittelt Deren fortlaufende Akkumulation bis zu einem kritischen Kriechermüdungslebensdauerwert liefert den Vorhersagewert für die Anrißwechselzahl bzw

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  • A 105: AVIF Forschung
    deren Tiefenverlauf über der Wanddicke abgeleitet werden kann Parallel zu den experimentellen Untersuchungen wurden inelastische Finite Element FE Analysen mit dem Programmsystem ABAQUS durchgeführt Das Kriechgesetz nach Graham und Walles wurde hierzu über eine benutzerdefinierte Subroutine CREEP zur Berechnung des Fließ und Kriechverhaltens verwendet Die Parameter des Kriechgesetzes konnten durch Anpassung an einachsige Zeitstandversuche identifiziert werden Dabei zeigte sich für den Stahl 14MoV6 3 der eine ausgeprägte Neigung zur Kriechschädigung durch Mikroporen aufweist eine deutliche Abhängigkeit der Porenanzahldichte von der größten Hauptdehnung sowie vom Mehrachsigkeitsquotienten Eine für diesen Zusammenhang entwickelte Beziehung erlaubt in Kombination mit der FE Analyse die näherungsweise Berechnung der zeitlichen und örtlichen Schädigungsentwicklung in bauteilähnlichen Geometrien Der Stahl 10CrMo9 10 luftvergütet zeigte nur für hohe Mehrachsigkeitswerte eine Porenbildung die jedoch das Bauteilverhalten nur unwesentlich beeinflußt Beim Stahl X10CrMoVNb9 1 war ein deutlicher Chargeneinfluß auf Kriechduktilität und Porenbildung erkennbar Die zur Hauptuntersuchung herangezogene Schmelze zeigte ebenso wie eine weitere Schmelze auch bei hohen Mehrachsigkeitsgraden h 0 67 eine nur schwache Kriechporenbildung und gute Duktilitätseigenschaften im einachsigen Zeitstandversuch Andere Schmelzen wiesen eine geringe Duktilität mit ausgesprochen starker Neigung zur Bildung von Kriechporen auf Die Schmelzen unterschieden sich in der Wärmebehandlung und der chemischen Zusammensetzung Beispielsweise lag der Kupfergehalt bei den duktilen Schmelzen bei 0 015 bzw 0 024 und bei den zur Porenbildung neigenden Schmelzen mit geringen Duktilitätseigenschaften Zeitbruchdehnung Zeitbrucheinschnürung bei 0 109 bzw 0 123 Aufgrund der Zahl der untersuchten Chargen kann der Einfluß verschiedener Legierungselemente hierauf nicht in statistisch abgesicherter Weise qualifiziert werden Durch Bauteiluntersuchungen an betriebsbeanspruchten Rohrbögen aus 14MoV6 3 und 10CrMo9 10 wurden die an den Proben gefundenen Zusammenhänge zwischen Kriechporenbildung und größter Hauptdehnung sowie Mehrachsigkeitsquotient bestätigt Mittels FE Analyse konnte die zeitliche Entwicklung der Schädigung an verschiedenen Positionen über die Wanddicke eines glatten Hohlzylinders unter Innendruck berechnet und durch experimentelle Untersuchungen bestätigt werden Weiterhin

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  • A 112: AVIF Forschung
    dem Robinson Modell der inelastischen Verformung und dem Porenschädigungsmodell von Rodin und Parks als Basis wurde ein neuer Modellansatz entwickelt Dabei war das bisherige Vorgehen von Rodin und Parks entsprechend den neuen Anforderungen Übergang vom stationären zum allgemeinen Fall zu revidieren Zusätzlich wurde neu eine anisotrope Beschreibung der Porenschädigung eingeführt Dies ist bei mehrachsigen Belastungsverhältnissen wichtig Die bereits im Vorgängerprojekt AVIF A 75 erfolgte Nachrechnung des MPA X 20 CrMoV 12 1 Rohrbogenversuchs bei 550o C Laufzeit 30000 h wurde wiederholt Hierzu wurde das auf dehnungsbegrenztes Porenwachstum beschränkte modifizierte Kriech Schädigungsmodell Robinson Rodin und Parks durch einen genaueren zweiparametrigen Ansatz für die Porenschädigungsrate verbessert Auf diese Weise konnten nicht nur die Dehnungen gut wiedergegeben werden sondern auch metallografisch ermittelte Porenschädigungen wurden gut beschrieben Im Zuge der weiteren Modellentwicklung wurde das erstellte Kriech Schädigungs Kombinationsmodell durch das Fallenlassen der Beschränkung auf dehnungsbegrenztes Porenwachstum wesentlich verallgemeinert Diese verallgemeinerte Modellversion sowie das ältere auf dehnungsbegrenztes Porenwachstum beschränkte Modell wurden an Kriechdaten aus einachsigen Zeitstandversuchen angepaßt und die Anpassungsqualitäten miteinander verglichen Hierbei zeigte sich eine deutliche Überlegenheit des verallgemeinerten Modells im Bereich mittlerer und hoher Spannungen Dies ist dadurch zu erklären daß die Voraussetzung dehnungsbegrenzten Porenwachstums für höhere Spannungen d h höhere Kriechgeschwindigkeiten nicht mehr als erfüllt anzusehen ist Eine Veränderung der Mikrostruktur während des Kriechens wurde prinzipiell berücksichtigt jedoch in Ermangelung von TEM Untersuchungsergebnissen für den Stahl 14 MoV 6 3 nicht weiter verwendet Die an den Werkstoff 14 MoV 6 3 angepaßte verallgemeinerte Modellversion wurde zur Nachrechnung des in der MPA Stuttgart durchgeführten Zeitstandsversuchs an einem Rohrbogen aus chargengleichem Werkstoff 14 MoV 6 3 bei 550o C verwendet Es zeigte sich daß die Verteilung der Dehnungen und der Porenschädigung plausibel wiedergegeben wurden Der ermittelte Ort maximaler Schädigung Bogenscheitel Intrados außen war korrekt Jedoch ergaben sich in diesem Anwendungsbeispiel Unterschätzungen der mit Hilfe

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