Rechnerische und experimentelle Untersuchungen zum Versagensverhalten CFK-umwickelter Kryo-Druckbehälter
Übersetzter Titel:
Computational and experimental investigations of the failure behavior of CFRP-overwrapped cryo pressure vessels
Autor:
Christ, Timo Klaus
Jahr:
2018
Dokumenttyp:
Dissertation
Fakultät/School:
Fakultät für Maschinenwesen
Betreuer:
Baier, Horst (Prof. Dr.)
Gutachter:
Baier, Horst (Prof. Dr.); Drechsler, Klaus (Prof. Dr.)
Sprache:
de
Fachgebiet:
MAS Maschinenbau; WER Werkstoffwissenschaften
TU-Systematik:
MAS 030d
Kurzfassung:
Anhand eines CFK-Hochdruckgasspeichers wurde der Einfluss von kryogenen Betriebstemperaturen auf die Materialeigenschaften mittels verschiedener Prüfkörper und -verfahren untersucht, das konstitutive, thermo- und bruchmechanische Verhalten mathematisch modelliert und das Bauteil per Finite-Elemente-Analyse simuliert. Im virtuellen Berstversuch zeigte sich CFK über das gesamte Temperaturspektrum tauglich. Die simulative Sensitivitätsanalyse per vollfaktorieller Parametervariation spezifischer geometrischer und werkstofflicher Merkmale von Wickellaminaten zeigte unter anderem signifikanten Einfluss der detaillierten Geometrieabbildung des Lagenendenquerschnitts auf den Berstdruck.
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Anhand eines CFK-Hochdruckgasspeichers wurde der Einfluss von kryogenen Betriebstemperaturen auf die Materialeigenschaften mittels verschiedener Prüfkörper und -verfahren untersucht, das konstitutive, thermo- und bruchmechanische Verhalten mathematisch modelliert und das Bauteil per Finite-Elemente-Analyse simuliert. Im virtuellen Berstversuch zeigte sich CFK über das gesamte Temperaturspektrum tauglich. Die simulative Sensitivitätsanalyse per vollfaktorieller Parametervariation spezifischer geo...
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Übersetzte Kurzfassung:
Through a high-pressure vessel, the effect of cryogenic operating temperatures on cfrc material properties was studied via a variety of test specimens und methods, the mathematical modelling of constitutive, thermo- and fracture-mechanical behavior as well as a Finite-Element component analysis. By use of a virtual burst test cfrc proved itself as suitable within the whole temperature spectrum. The simulated sensitivity analysis via a full fractional parameter variation of the special geometrical and material characteristics of wrapped laminates showed, among others, a significant effect from the detailed modelling of the cross-section geometry of the layer end caps on burst pressure.
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Through a high-pressure vessel, the effect of cryogenic operating temperatures on cfrc material properties was studied via a variety of test specimens und methods, the mathematical modelling of constitutive, thermo- and fracture-mechanical behavior as well as a Finite-Element component analysis. By use of a virtual burst test cfrc proved itself as suitable within the whole temperature spectrum. The simulated sensitivity analysis via a full fractional parameter variation of the special geometrica...
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