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MTZ - Motortechnische Zeitschrift

, Volume 73, Issue 9, pp 700–700 | Cite as

FVV-Berichte

Forschung
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Mistuning Und Dämpfung Von Radialturbinenrädern

Unabhängig von der Etablierung integraler Radialturbinenlaufräder in Abgasturboladern sind bis heute eine Reihe grundlegender Fragestellungen nicht abschließend geklärt, die das Schwingungsverhalten und somit die Betriebsfestigkeit dieser Strukturen betreffen. Insbesondere ist das veränderte dynamische Verhalten aufgrund von fertigungsbedingten Schaufelverstimmungen im Zusammenspiel mit der geringen mechanischen Dämpfung für integrale Radiallaufräder nur ansatzweise untersucht.

Beginnend mit einer numerischen Analyse des idealen, zyklisch rotationssymmetrischen Laufrads wird eine grundlegende Klassifizierung der auftretenden Eigenformen vorgenommen. Ausgehend von dieser Einteilung werden im Anschluss die Ergebnisse ausgedehnter experimenteller Schwingungsmessungen an sechs Laufrädern des genannten Typs vorgestellt. Das Ziel dieser messtechnischen Untersuchungen besteht in der Erfassung individueller Verstimmungsparameter in Form von schaufeldominierten Eigenfrequenzen und modeindividuellen Dämpfungen. Hierauf aufbauend werden FE-Modelle abgeglichen, welche das dynamische

Verhalten der realen Laufräder wiedergeben und damit die Grundlage der numerischen Untersuchungen des verstimmten Systems bilden. Neben dem veränderten Eigenschwingungsverhalten verstimmter Rotoren steht die Simulation erzwungener Schwingungsantworten im Mittelpunkt. Das Vorhaben wurde aus Mitteln des BMWi über die AiF (16024 BR) finanziert.

Rissverhalten Bei Anisothermer Beanspruchung — Berechnungsverfahren Für Nickelbasislegierungen

Für zwei Nickelbasisgusslegierungen vom Typ C1023 (im Gusszustand) und MAR-M247 CC (heißisostatisch gepresst: HIP) wurden Methoden zur Beschreibung des Ermüdungsrissverhaltens von anisotherm beanspruchten Gasturbinenbauteilen im Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 1050 °C entwickelt. Das Risseinleitungs- und auch das Rissfortschrittsverhalten der beiden Legierungen wurden anhand unterschiedlicher Bruchmechanikparameter beschrieben. Weiterhin wurden phänomenologische Ansätze zur Beschreibung des Rissverhaltens entwickelt, indem eine äquivalente Temperatur zur Beschreibung des Rissverhaltens definiert wurde.

Zur Beschreibung des zeit- und temperaturabhängigen Verformungsverhaltens wurde ein viskoplastisches Modell nach Chaboche und Jiang an isotherme Zug- und LCF-Versuche angepasst. Zur Beschreibung des Anrissververhaltens an glatten Proben wurde ein bruchmechanisch basiertes Lebensdauermodell, basierend auf dem Schädigungsparameter DTMF, verwendet. Beide Modelle wurden anhand von anisothermen TMF-Versuchen (thermo-mechanical fatigue) verifiziert.

Insgesamt konnte bei den beiden typischen Nickelbasisgusswerkstoffen mit und ohne Porosität eine wertvolle Datenbasis und eine umfangreiche Beschreibung von Risseinleitung und Rissfortschritt geschaffen werden. Das Vorhaben wurde aus Mitteln des BMWi über die AiF (15525 N) finanziert.

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