Sicherstellung der Dauerfestigkeit von hochdynamisch belasteten Hydraulikkomponenten durch präzise FEM-Analysen und FKM-Nachweis
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Dauerfestigkeitsnachweis von hochdynamisch belasteten Komponenten eines 1 MW-Hydraulikaggregats
Im Rahmen der fortlaufenden Entwicklung innovativer Hydrauliksysteme wurden wir mit der Aufgabe betraut, die Betriebssicherheit und Dauerfestigkeit von Schlüsselkomponenten eines 1 MW-Hydraulikaggregats zu gewährleisten. Insbesondere die Kopfbaugruppe, ein essenzieller Teil des Systems, ist einer intensiven zyklischen Beanspruchung durch pulsierenden Innendruck ausgesetzt. Diese Belastung kann zu Materialermüdung und Dauerbruch führen und stellt somit ein kritisches Kriterium für die Auslegung und Bewertung der Bauteillebensdauer dar.
Die FEM (Finite-Elemente-Methode) hat sich als ein unverzichtbares Werkzeug etabliert, um die Werkstoff-Beanspruchungen und Deformationen präzise zu simulieren und zu analysieren.
Unsere Ingenieure haben mittels linearer und nichtlinearer FEM-Berechnungen die Spannungsverteilung und die Deformationsmechanismen unter realistischen Betriebsbedingungen detailliert nachvollzogen. Die Simulationsergebnisse offenbarten die kritischen Spannungskonzentrationen, welche die Ausgangspunkte für potenzielle Ermüdungsbrüche darstellen können.
Auf Basis der durch die FEM-Simulationen ermittelten Schwachstellen wurden gezielte Optimierungsvorschläge erarbeitet. Durch Anpassungen im Design konnte eine signifikante Reduktion der Spannungsspitzen erreicht werden. Diese konstruktiven Änderungen führen zu einer erhöhten Dauerfestigkeit und somit zu einer verlängerten Lebensdauer der Bauteile.
Der FKM-Nachweis, ein anerkanntes Verfahren zur Berechnung der Betriebsfestigkeit, wurde im Anschluss an die FEM-Analysen durchgeführt, um die Sicherheit gegen Ermüdungsversagen zu verifizieren. Durch diese kombinierte Methodik konnte nicht nur die Einhaltung der relevanten Normen und Richtlinien sichergestellt, sondern auch ein über den Standard hinausgehender Sicherheitsnachweis erbracht werden.
Die Ergebnisse unserer Untersuchungen zeigen, dass die Kopfbaugruppe des Hydraulikaggregats die erforderlichen Anforderungen an die Dauerfestigkeit erfüllt und für den langfristigen Einsatz unter den gegebenen hochdynamischen Belastungen optimal ausgelegt ist.
Darüber hinaus bieten die von uns entwickelten Optimierungsansätze zusätzliche Potenziale, um die Zuverlässigkeit und Effizienz von gegebenen Komponenten weiter zu verbessern.
Industrieforschung Wirsing ist Ihr Partner für betriebssichere Innovationen im Maschinenbau. Kontaktieren Sie uns, um die Dauerfestigkeit und Betriebssicherheit Ihrer Komponenten normgerecht nachzuweisen und Ihre Konstruktionen weiter zu optimieren.