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  • A 249: AVIF Forschung
    von Nahtenden mit dem Kerb und Strukturspannungskonzept erarbeitet werden Kern der Arbeiten war die Erfassung der realen Nahtgeometrie mittels eines optischen 3D Scanners Aufgenommen wurden hierbei die Schweißnähte der rund 160 getesteten Proben Somit konnten erstmals in großem Umfang Kerbspannungen an der realen Geometrie berechnet werden Es ist hierbei gelungen aus den gescannten Oberflächen Volumenkörper zu erstellen und für diese mit der FE Methode unter Zuhilfenahme der Submodelltechnik Kerbspannungen zu berechnen Hierzu wurde zunächst ein per Hand modelliertes Grobmodell mit einer vo lumenäquivalenten Schweißnaht erstellt In einem ersten Submodell mit noch leicht vergröberter Auflösung kann der Ort der maximalen Kerbspannung identifiziert werden An einem zweiten Submodell mit höchster Scannerauflösung wurden die Kerbspannungen bestimmt Außerdem war durch die so geschaffene große Datenbasis eine ausführliche Analyse der Nahtendgeometrie insbesondere in Bezug auf den Ausrundungsradius und den Nahtanstiegswinkel möglich Mit Hilfe dieser Information konnte ein idealisiertes Nahtende abstrahiert und eine Vernetzungsrichlinie erstellt werden Hiermit lassen sich ebenfalls Kerbspannungen berechnen Mit dem idealisierten Modell wurde der Einfluss des Kerbradius auf die Kerbspannungen bestimmt Des Weiteren war es über den statistischen Größeneinfluss möglich den Einfluss des Kerbradius auf die ertragbaren Spannungen abzubilden In Verbindung mit den Versagensschwingspielzahlen aus den Schwingversuchen wurde eine konzeptgebundene Kerbspannungswöhlerlinie für den Referenzradius r 0 2 mm erstellt Somit liegt eine in sich geschlossene Bewertungsmethode nach dem Kerbspannungskonzept für Schweißnahtenden vor Hierbei wird die Einwirkung mit dem idealisierten Nahtendmodell berechnet und auf der Widerstandsseite mit der konzeptgebundenen Wöhlerlinie verglichen Das hier genannte Vorgehen konnte für Längs und Querzug sowie Biegung verifiziert werden Wie jedoch die Versuchsreihe zum Lastfall Schub zeigte stellt dieser einen Sonderfall dar und muss getrennt betrachtet werden Des Weiteren wurde in Anlehnung an das AVIF Projekt A 205 die Vernetzungsrichtlinie für das Strukturspannungskonzept erweitert Auch hier wurde aus den Schwingversuchen eine konzeptgebundene Strukturspannungswöhlerlinie für eine Elementkantenlänge von 4mm

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  • A 253: AVIF Forschung
    synchron und proportional verdichtet werden Entlang der Stempelteilungen entstehen dabei scharfe konstruktive Kerben deren Einfluss auf das Verhalten unter schwingender Beanspruchung nicht zuverlässig rechnerisch bestimmt werden kann weil es dafür keine Datengrundlage und keine allgemein akzeptierte Rechenmethode gibt Das Hauptziel des Vorhabens AVIF A 253 war deshalb den Verlust an Beanspruchbarkeit zweier typischer mittelfester Sinterstähle durch scharfe äußere Kerben unter schwingender Belastung zu untersuchen und methodisch berechenbar zu machen Ergebnisse Die Dichteabhängigkeit der Schwingfestigkeit folgt einem einfachen Potenzgesetz Dadurch lassen sich Ergebnisse von Proben mit unterschiedlicher Dichte auf einheitliche Dichten normieren und direkt vergleichen Die Änderung der Schwingfestigkeit durch Dichteänderungen ist einfach rechnerisch vorherzubestimmen Die örtlich in einer Kerbe ertragbare Schwingbeanspruchung ist davon abhängig wie groß das Volumen ist in dem ein hoher Spannungszustand herrscht Als hoch wurden hier Spannungen eingestuft die 90 der größten Hauptnormalspannung erreichen oder überschreiten Das zugehörige Volumen wurde numerisch bestimmt indem Erweiterungen zu bestehenden FEM Programmen entwickelt wurden Die lokal ertragbare Schwingbeanspruchung hängt vom hochbelasteten Volumen nach dem Weibullschen Fehlstellenmodell ab das sich mit der Dichteabhängigkeit verknüpfen lässt Damit erhält man einen einfachen analytischen Ausdruck der die Einflüsse von Dichte Belastungsart Probengröße und Kerbschärfe auf die Schwingfestigkeit bei bekanntem Spannungsverhältnis mit hoher Genauigkeit geschlossen beschreibt Voraussetzung für die Benutzung dieser neuen Rechenmethode ist die numerische Bestimmung des hochbeanspruchten Volumens um die Kerben von denen Risse ausgehen könnten Für den Zusammenhang zwischen örtlicher Wechsel und Schwellfestigkeitsamplitude wurde eine Beziehung hergeleitet nach der man mit hoher Treffsicherheit die Schwellfestigkeit gekerbter und ungekerbter Proben sowie die Mittelspannungsempfindlichkeit bestimmen kann soweit die Formzahl bei gekerbten Proben bekannt ist Diese Beziehung müsste sich auf Bauteile übertragen lassen wenn man die lokalen Spannungsspitzen in den höchstbeanspruchten Zonen eines Bauteils z B aus einer FEM Berechnung kennt Forschungsstellen Institut für Werkstoffanwendungen im Maschinenbau der RWTH Aachen IWM http www imw rwth aachen

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  • A 254: AVIF Forschung
    untersucht werden Ziel dieses Forschungsvorhabens war es daher im ersten Schritt zunächst die Wirkung von Überlasten auf die Schwingfestigkeit von Punktschweißverbindungen auf Basis experimenteller Untersuchungen zu beurteilen Hierfür wurden Schwingfestigkeitsversuche an Scherzug Schälzug und H Scherzugproben sowie an Bauteilproben aus Stahlblechen mit unterschiedlichen Festigkeiten durchgeführt Diese Proben wurden unter einaxialer Belastung sowohl mit konstanter Amplitude und dem Lastverhältnis R 0 als auch unter variablen Amplituden mit einer Gaußlastfolge geprüft Im zweiten Schritt sollte anhand der Versuchsergebnisse eine in der Praxis einfach und zuverlässig anwendbare rechnerische Methodik auf Basis von FEM Analysen zur Festigkeitsauslegung solcher Fügeverbindungen entwickelt werden Im Rahmen dieses Forschungsprojektes hat sich gezeigt dass bei den hier untersuchten Proben und Belastungen Überlasten nicht zu einer Reduzierung der Schwingfestigkeit führen Für die Proben bei denen mindestens ein Blech aus höherfestem Werkstoff besteht ist eine deutliche Steigerung der Schwingfestigkeit nach Überlasten auf niedrigen Belastungshorizonten mit konstanter Amplitude zu beobachten Aufgrund der im Vergleich zu den Überlasten relativ hohen Kollektivhöchstwerte der Versuche mit variablen Amplituden ist hier nur ein relativ geringer Überlasteinfluss erkennbar Überlasten müssen daher bei der Bauteilauslegung für solche Fälle nicht berücksichtigt werden Es ist jedoch nicht auszuschließen dass sich an Strukturdetails mit anderer Beanspruchungscharakteristik Überlasten auch negativ auf die Schwingfestigkeit auswirken können Es wurde daher eine rechnerische Methode entwickelt mit der der Einfluss von Überlasten auf die Schwingfestigkeit in Verbindung mit dem in der industriellen Anwendung üblichen Bemessungsverfahren berücksichtigt werden kann Die rechnerische Methode ist anhand der in diesem Vorhaben durchgeführten Versuchsreihen verifiziert worden Festigkeitsverändernde Effekte der Überlasten können somit in der rechnerischen Auslegung für realitätsnahe Belastungen berücksichtigt werden Über das eigentliche Forschungsziel hinaus erweitern die erzielten Schwingfestigkeitsergebnisse die Datenbasis für Punktschweißverbindungen Die für die üblichen Auslegungskonzepte zu Grunde gelegten Referenzwöhlerlinien konnten damit weitgehend bestätigt werden Mit Hilfe der in diesem Vorhaben erzielten Ergebnisse ist eine Bewertung von Punktschweißverbindungen

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  • A 268: AVIF Forschung
    entwickelt mit dem sich aus den Scans vor und nach dem Aufbrechen der Naht ein geschlossener Volumenkörper bilden lässt Die Berechnung der Kerbspannungen erfolgte mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente unter Zuhilfenahme der Submodelltechnik In einem ersten Submodell mit komprimiertem Netz kann der Ort der maximalen Kerbspannung identifiziert werden An einem zweiten Submodell mit höchster Ortsauflösung wurden die Kerbspannungen bestimmt Das Grobmodell wurde per Hand modelliert und stellt eine Idealisierung der Naht dar Auf Basis des im Rahmen des Vorgängerprojektes AVIF A 249 entwickelten parametrisierten Nahtendmodells konnte ein idealisiertes Nahtendmodell für den Lastfall Schub entwickelt werden Die neuen Parameter wurden durch Geometrieanpassung bestimmt Mit diesem idealisierten Nahtendmodell dass für den Lastfall Schub optimiert ist lassen sich die für diesen Lastfall maßgebenden Kerbspannungen auch örtlich vorhersagen In Verbindung mit den Versagensschwingspielzahlen aus den rund 75 durchgeführten Schwingversuchen wurde eine konzeptgebundene Kerbspannungswöhlerlinie für einen Referenzradius r 0 05 mm erstellt Somit liegt eine in sich geschlossene Bewertungsmethode nach dem Kerbspannungskonzept für Schweißnahtenden unter Schubbeanspruchung vor Hierbei wird die Einwirkung mit dem idealisierten Nahtendmodell berechnet und auf der Widerstandsseite mit der konzeptgebundenen Wöhlerlinie verglichen Des Weiteren wurde mit Hilfe der Bruchmechanik ein weiteres Nachweiskonzept vorgeschlagen in dem der Spannungsintensitätsfaktor K bzw die Energie freisetzungsrate G als Beanspruchungsparameter dient Hierbei entfallen die Scan und Vernetzungsarbeiten Die Schweißnaht kann vereinfachend durch einen Dreieckquerschnitt modelliert werden Jedoch ist der vorhandene Wurzelspalt als Riss zu modellieren Der zur Berechnung der Spannungsintensitätsfaktoren sowie für die Energiefreisetzungsrate modellierte Riss ist damit genau so lang wie die Naht womit auch prinzipiell die Beanspruchung über die gesamte Nahtlänge ermittelt werden kann Die K Faktoren werden zum Nahtende hin extrapoliert Auch hier wurde aus den Schwingversuchen eine konzeptgebundene Spannungsintensitätsfaktorwöhlerlinie erstellt Mit den Ergebnissen des Projektes können nun Schweißnahtenden nach dem Kerbspannungskonzept auch für den Lastfall Schub bewertet werden Für die Praxis

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  • A 270: AVIF Forschung
    die fünf Bauteile wurden die hochbelasteten Volumina HBV um die größten Hauptnormalspannungen berechnet Dazu wurden die Volumina für eine vergleichende Betrachtung bei 80 90 und 95 von s I begrenzt Aus s I für Probengeometrien erhält man zusammen mit der Nennspannung die Formzahl K t bei Bauteilen zusammen mit einer Einheitsbelastung den Lastübertragungsfaktor als Proportionalitätsfaktor zwischen äußerer Belastung und resultierender örtlicher Spitzenspannung Um die untersuchten Spannen von HBV auf über sechs Zehnerpotenzen und die Formzahlen auf Werte K t 5 auszuweiten wurde in der Industrie ein neues Pulverpresswerkzeug mit einem Kerbradius von nur 0 1 mm gebaut Aus früheren Untersuchungen standen zwei milder gekerbte sowie drei ungekerbte Probengeometrien zur Verfügung Alle Proben Bauteile und Adaptionen für die Bauteilprüfung wurden in der Industrie gefertigt Die Rohstoffe stellten international tätige Pulverproduzenten pressfertig zur Verfügung Die Prüfungen von Proben und Bauteilen fanden an den beiden beteiligten Forschungsstellen und bei zwei Industriepartnern statt Aus dem Produkt von nominell ertragbarer Schwingfestigkeit bei 10 7 Schwingspielen und 50 Überlebenswahrscheinlichkeit sowie der errechneten Formzahl K t erhält man die örtlich ertragbare Schwingfestigkeit K t s A Diese Größe steht in einem sehr engen funktionalen Zusammenhang mit dem HBV der für die Spannungsverhältnisse R 5 nur axial R 1 R 0 und R 0 axial Biegung und Torsion unter Einbeziehung der Ergebnisse aus dem Vorläuferprojekt AVIF A 253 scharfe Kerben Sinterstahl mit den gleichen beiden Stählen experimentell untersucht und mit einem Derivat der Weibull Gleichung analytisch dargestellt wurde Überraschenderweise erwies sich die Definition des HBV 80 90 oder 95 von s I für die Hüllfläche im Raum als völlig unbedeutend für diese Darstellung Eher erwartet aber keineswegs selbstverständlich war die Erkenntnis dass die Belastungsart axial Biegung oder Torsion keine Auswirkung auf den Zusammenhang zwischen K t s A und HBV hat Mit den gewählten Versuchsbedingungen gelang es die Spanne des HBV auf fast sieben Zehnerpotenzen und die der Formzahlen bis K t 6 8 auszuweiten Untersuchungen dieses Umfangs hat es bisher für Sinterstähle noch nicht gegeben Mit den vier Beziehungen zwischen K t s A und HBV kann man unter Verwendung eines etablierten Ausdrucks für den Einfluss der Dichte auf die Schwingfestigkeit mit den vier Stützstellen bei R 5 R 1 R 0 und R 0 5 ein Haigh Diagramm zu jedem HBV und jeder Dichte als Polygonzug konstruieren Für jedes beliebige Spannungsverhältnis aus 5 R 0 5 lässt sich durch Interpolation zwischen den benachbarten Spannungsverhältnissen die zugehörige ertragbare Spannungsamplitude berechnen Eleganter ist ein geschlossener Ausdruck der alle Einflussgrößen zusammenfasst Ein solcher Ausdruck konnte mit einem Satz von tanh Funktionen gefunden werden mit dessen Hilfe alle Versuchsergebnisse als Funktion der örtlichen Wechselfestigkeit bei K t s A R 1 hervorragend beschrieben werden Um die Schwingfestigkeitsamplituden der Bauteile abzuschätzen muss für die praxisübliche Belastungsart zunächst mittels finiter Elemente das HBV aller denkbaren Versagensorte mit den zugehörigen Lastübertragungsfaktoren ermittelt werden Als weitere Eingangsgröße benötigt man die jeweilige örtliche Dichte Bei der geschlossenen Lösung errechnet man aus der örtlichen Dichte r dem HBV und dem Spannungsverhältnis R die ertragbare Spannungsamplitude K

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  • A 252: AVIF Forschung
    von 1 Kriechdehnung der fehlerfreien Komponenten beginnt Ziel des Vorhabens war es anwendbare Unterlagen bereitzustellen aus welchen Hervorgeht wie und wann bei bestimmter Werkstoffduktilität Bruchverformungsvermögen Vereinfachungen bei der Beschreibung des Rissverhaltens unter Kriechbeanspruchung genutzt werden können Numerische und analytische Untersuchungen führten zur Festlegung der Fehlergröße in Abhängigkeit von der Zeitbruchdehnung Die Untersuchungen decken dabei praxisrelevante Beanspruchungszeiten bis 200 000 h ab Hierfür wurde eine dehnungsbasierte Beschreibung des Rissinitiierungsverhaltens entwickelt welche im Gegensatz zu bisherigen spannungsbasierten Beschreibungskonzepten den Einfluss der Werkstoffduktilität beinhaltet Für die Übertragbarkeit auf Komponenten mit eingeschränkter Querverformung wurde eine Referenzdehnung eingeführt sowie deren Bezug zur Zeitbruchdehnung ermittelt Somit konnte die Fehlergröße für die Ligamentdehnungen von 1 und 0 5 sowie stichprobenartig für 0 2 in Abhängigkeit der Zeitbruchdehnung ermittelt werden Die so ermittelten Risskonfigurationen wurden anhand des spannungsbasierten Zwei Kriterien Diagramms bewertet und der Einfluss der Duktilität auf dessen Form im Bereich Ligamentschädigung untersucht Über direkte Einbindung des Mehrachsigkeitseinflusses auf die Schädigungsentwicklung konnte der lokale Verformungs und Schädigungszustand der Zeitstandproben sowie der Bruchmechanikproben untersucht werden und das dehnungsbasierte Bewertungskonzept anhand des Vergleichs mit den untersuchten Proben validiert werden Abschließend wurde der Zusammenhang zwischen der Fehlergrenze s s und der Zeitbruchdehnung durch eine analytische Näherungsbeziehung untersucht Hierdurch konnte die Größenordnung der numerisch ermittelten Fehlergrenzwerte bestätigt werden Mit den Ergebnissen des Vorhabens wurde gezeigt dass sich abhängig von den Duktilitätseigenschaften des Werkstoffes eine Anfangrisslänge ermitteln lässt für welche ein vereinfachter bruchmechanischer Nachweis geführt werden kann Dies wurde anhand von symmetrischen beanspruchten Proben durchgeführt Bei realen Bauteilen kann es jedoch zu einem Gradienten in der Nennspannung kommen wie beispielsweise durch Fliehkräfte in einer Turbinenwelle Für solche Beanspruchungsfälle wurden im Vorhaben nur zwei Proben untersucht Eine Erweiterung der Beschreibung der Rissinitiierung und des Rissfortschrittsverhaltens sowie der Validierung des dehnungsbasierten Beschreibungskonzeptes unter Gradienteneinfluss und Kriechermüdungsbedingungen sind deshalb noch durchzuführen Forschungsstellen Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart

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  • A 257: AVIF Forschung
    dass die Abbildung des Zeitstandverhaltens mit dem kNN insgesamt nicht so erfolgreich war wie beim X20CrMoV12 1 Das Vorhaben stellte erstmals die Modellierung mit dem kNN den Ergebnissen auf der Basis einer Regressionsanalyse gegenüber Dabei zeigte sich dass das kNN ein besseres Korrelationsverhalten aufweist weil es die mehrdimensionalen Abhängigkeiten zwischen den einzelnen Elementen der chemischen Zusammensetzung den Parametern der Wärmebehandlung der Erzeugnisform und den Zugversuchseigenschaften besser wiedergibt Nach der erfolgten Datenkonsolidierung wurden mit einem Teil der Daten verschiedene Modelle des kNN trainiert wobei sowohl die Zielgrößen Zeitstandfestigkeit Zeitstandbruchzeit Streckgrenze bei Raumtemperatur RT Bruchdehnung bei RT verwendet wurden Diese Modelle wurden mit unterschiedlichen Datenebenen trainiert die sich über die Zahl der jeweiligen Merkmale unterschieden Eine Besonderheit in diesem Vorhaben war die Einbeziehung von Mikrostrukturparametern Für die Bestimmung dieser Merkmale wurden eine Anzahl ausgewählter Proben untersucht Bei der Verwendung von Datenebenen ohne Mikrostrukturparameter wurden für die Zielgröße Streckgrenze ein wenig zufriedenstellendes Korrelationsverhalten gefunden wenn die Erzeugnisform nicht berücksichtigt wurde Bei der Modellierung der Daten der Erzeugnisform Rohre konnte eine deutliche Verbesserung erzielt werden Aufgrund der vermutlich auch zufallsbedingten starken Streuung der experimentellen Daten war es dennoch schwierig eine gute Übereinstimmung darzustellen Die Zielgröße Bruchdehnung wurde beim Stahl P92 untersucht Die kNN Modellierung für die Zielgröße Zeitstand Bruchdehnung ergab eine deutlich größere Streuung zwischen Mess und Modellwerten als bei den anderen Zielgrößen Zeitstandfestigkeit was sich folgerichtig in einer entsprechend schlechten Korrelation widerspiegelt d h das kNN kann auf Grund der Datenlage kein befriedigendes Modell erstellen und das selbst dann nicht wenn grobe Ausreißer eliminiert werden Auch eine weitere Analyse von Ausreißer Punkten hat keine besseren Ergebnisse ergeben Die Modellierungen des kNN wurden benutzt um unterstellte metallkundliche Zusammenhänge z B zwischen Elementgehalten oder Wärmebehandlungsparametern und der Zeitstandfestigkeit zu überprüfen Einschränkend ist an dieser Stelle zu sagen dass sich bei dieser Überprüfung das Fehlen einer statistischen Absicherung der Langzeitwerte sich als nachteilig erwiesen hat Für die Überprüfung des Einflusses unterschiedlicher chemischer Zusammensetzungen auf die Zeitstandfestigkeit wurde eine künstliche Schmelze definiert die den Mittelwert aller berücksichtigten Merkmale repräsentierte Die Modellierung dieser Schmelze mit dem kNN ergab dass die errechnete Zeitstandbruchkurve bei 600 und 650 V recht gut die EN Mittelwertskurve trifft bei 500 und 550 C liegt sie unter der EN Mittelwertskurve Im Langzeitbereich ergibt sich bei der kNN Kurve die Tendenz dass eine höhere Zeitstandfestigkeit als im EN Standard 600 650 C angegeben wird Ausgehend von dieser künstlichen Schmelze wurden einzelne Merkmalsgrößen Gehalte der Legierungselemente etc gezielt verändert und die damit zusammenhängende Veränderung der Zeitstandbruchkurve dargestellt Wenn man berücksichtigt dass der Langzeitbereich 30 kh mindestens aber 50 kh nicht ausreichend abgesichert ist kann man von einer weitgehenden Übereinstimmung mit den Angaben in der Literatur über die Rolle der Elemente im Hinblick auf die sich einstellende Zeitstandfestigkeit ausgehen Die Auswertung zeigt jedoch auch dass die Betrachtung einzelner Elemente nicht zufriedenstellend ist da die Wechselwirkung mit dem unterschiedlichen Gehalt anderer Elemente nicht berücksichtigt wird Die Verifikation der Modelle mit der Zielgröße Zeitstandfestigkeit erfolgte auf der Basis von experimentellen Daten die nicht im Datenpool für das Trainieren des

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  • A 251: AVIF Forschung
    ein Einfluss bei realen Medien wie Metallfaservliesen oder Drahtgeweben nicht nachgewiesen werden Über einen breiten Bereich der Druckanstiegsgeschwindigkeit konnte mit der zeitlich und visuell hoch aufgelösten Messtechnik der physikalische Einfluss für die Praxis damit quasi ausgeschlossen werden Fehlerquellen sind in der Praxis dennoch vorhanden da bei hohen Druckanstiegsgeschwindigkeiten die Anforderungen an die verwendete Messtechnik steigen So ist es häufig am Drucksignal nicht ersichtlich ob der Bubble Point bereits erreicht ist Hier ist die exakte Zuordnung nur visuell möglich Geschieht dies mit bloßem Auge ist eine große Messunsicherheit vorhanden Auch bei geringer zeitlicher Auflösung des Drucksignals ist der Bubble Point nicht ausreichend genau bestimmbar Dank dieser Untersuchungen haben die Hersteller nun die nötigen Ergebnisse zur Verfügung um die Rahmenbedingungen für den Einsatz der Blasendruckmethode als schnelles Prüfverfahren einzuhalten Über umfangreiche Untersuchungen zum Bubble Point und zur absoluten Filterfeinheit von Metallfaservliesen mittels Glasperlentest konnte eine Korrelation auf Basis eines Formfaktors zur Bestimmung des maximalen Kugeldurchlasses über die Messung des Bubble Points ermittelt werden die die Abweichungen von ideal Kreiszylindrischen Poren im realen Vliesmedium berücksichtigt Untersuchungen zur Trennschärfe bei der Nasssiebung mit sphärischen Glaskugeln zeigten die Überlegenheit der Gewebe hinsichtlich dieser Filtereigenschaft Eine zentrale charakteristische Eigenschaft von Filtermedien ist der Strömungswiderstand als Funktion des Volumenstroms Dieser konnte in Form einer universellen Beziehung als Funktion der Reynoldszahl und der geometrischen Strukturdaten Porosität Faserdurchmesser und Mediendicke für Metallfaservliese mathematisch physikalisch modelliert werden Diese Vorgehensweise wurde bereits im Projekt A 224 erfolgreich für verschiedene Metalldrahtgewebe durchgeführt und erlaubt damit Aussagen über die Schmutzaufnahmekapazität Zur Durchführung reproduzierbarer Experimente für die Validierung der Berechnungsgleichung wurde die Versuchseinrichtung aus dem Projekt A 224 automatisiert und die Messtechnik erweitert Durch den Einsatz der numerischen Strömungssimulation konnte der Einsatzbereich der Berechnungsgleichung auf Porositäten von 70 90 erweitert werden ohne derartige Medien zunächst aufwändig herstellen undmMesstechnisch untersuchen zu müssen Um dem hohen experimentellen Aufwand bei der Untersuchung von Aufbau und Wirkungsweise der Filtermedien auf der mikroskopischen wie auch der makroskopischen Größenskala zu umgehen bietet die numerische Strömungssimulation und dabei insbesondere das neu entwickelte Programmsystem GeoDict FilterDict des Fraunhofer Instituts für Techno und Wirtschaftsmathematik ITWM die Möglichkeit Aussagen zu den Filtrationseigenschaften mit geringerem Aufwand zu erhalten Zur Validierung wurden zunächst Strömungssimulationen mit der etablierten Software Fluent sowie experimentelle Untersuchungen an Regelstrukturen durchgeführt Es zeigte sich eine sehr gute Übereinstimmung der Simulationen mit dem Experiment Auf Basis realer Metallfaservliese wurden anschließend Wirrfasermedien am Rechner erstellt Auch hier zeigte sich für die untersuchten Medien eine sehr gute Übereinstimmung der Simulationsergebnisse mit Experimenten Die Strömungssimulationen bilden dann die Grundlage der Berechnung der Partikelabscheidung an Filtermedien Hierzu wurde ein Abscheidemodell das Abpralleffekte der Partikel von den Fasern berücksichtigt programmiert und in FilterDict implementiert Das Modell wurde mit experimentellen Daten an Einzelfasern aus der Literatur sowie mit eigenen Experimenten an Geweben unter Verwendung von Latex Partikelstandards validiert Auch für Wirrfasermedien unter Verwendung von Quarz Teststäuben wurden Messungen des Fraktionsab scheidegrad durchgeführt und mit Simulationsergebnissen verglichen Hierbei zeigte sich dass ein auf der Messung des Streulichts der Partikel basierendes Messsystem für den Vergleich mit Simulationsergebnissen ungeeignet ist da die

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