Flyer der Abteilung - Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart

MPA
MPA STUTTGART
Otto-Graf-Institut
Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart
Fachbereich
Komponentenprüfung
Berechnung, Auslegung,
Betriebsverhalten
Besondere Einrichtungen
Für die Durchführung von Forschungs- und Entwicklungsarbeiten stehen, neben einer umfangreichen Wissensbasis, modernste Soft- und Hardwaresysteme zur Verfügung.
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Referat
Werkstoffsimulation
Referat
Schweiß- und
Fügesimulation
Referat
Numerische
Bauteilanalyse
Referat
Festigkeits- und
Integritätsbewertung
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Schädigungsmechanische
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Simulation
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zum Höchstleistungsrechenzentrum
(HLRS) Stuttgart.
2D- und 3D-FE-Programme zur Modellierung des
Verformungs- und Schädigungsverhaltens in idealisierten und realen Gefügetypen.
Atomkraftmikroskop (AFM) zur Oberflächenanalyse.
Messsystem zur optischen Bestimmung von Verschiebungs- und Dehnungsfeldern (Software ARAMIS).
Molekulardynamik-Simulationsprogramm IMD vom
ITAP / Universität Stuttgart.
Simulationsprogramme auf der Grundlage der MonteCarlo-Methode.
Programm zur 3D-Gefügerekonstruktion und Vernetzung.
Programm zur Simulation von Rissentstehung und
-entwicklung.
Prüf- Mess- und Auswerteprogramme zur Durchführung von bruchmechanischen Versuchen an Standardproben, Komponenten und Sonder-Probengeometrien
zur Ermittlung bruchmechanischer Werkstoffkennwerte
und Charakteristika unter quasistatischer Beanspruchung im Temperaturbereich –196°C bis 350°C.
Schädigungsmechanische Werkstoffmodelle zur Zähbruchbeschreibung (z.B. Rousselier-Modell) und
Sprödbruchbeschreibung (z.B. Beremin-Ansatz).
Thermodynamik Software (THERMOCALC, DICTRA)
Simulations- und Analyse-Software (ANSYS, PATRAN,
R6, FEMAP, WinLife).
Programme zur Auslegung druckbeanspruchter Bauteile (PROBAD).
Schweißanlagen für das Widerstandspressschweißen
(Punkt- und Buckelschweißen), Ultraschallschweißen,
Friction Stir Welding und Laserschweißen.
Zugprüfmaschine für statische Lasten 100N / 10kN.
Widerstandsmessgerät ( Messbereich 200 μΩ bis
20kΩ).
Thermografie / Wärmebildkamera (-25°C bis 2000°C, 50
Bilder/s).
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! Verbindung
Abteilung Berechnung
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Berechnetes Verformungsund Versagensverhalten
700
600
500
400
D=2, Experiment
300
D=10, Experiment
D=20, Experiment
200
D=2, FE 3D
D=10, FE 3D
100
D=20, FE 3D
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Dehnung / %
Ansprechpartner
Dipl.-Ing. X. Schuler
Tel: +49 / 711 / 685-62601
Fax: +49 / 711 / 685-63053
e-mail: [email protected]
Internet: http://www.mpa.uni-stuttgart.de
http://www.mpa.uni-stuttgart.de
Forschung und Entwicklung
Die Abteilung Berechnung betreibt eine umfangreiche
anwendungsorientierte Forschung auf dem Gebiet
Werkstoff- und Komponentenverhalten.
Experiment
Schweißnaht
Zuverlässigkeitsanalyse: Bemessungspunkt bei einer
2D-Verteilungsdichte
! Entwicklung von schädigungs- und bruchmechanischen
Bewertungsverfahren.
! Weiterentwicklungen von Werkstoffgesetzen und
Plastische Dehnungsverteilung
in einer Mischnaht mit
Umfangsriss
Biegemoment / kNm
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Globales Tragverhalten
Fehlerwinkel: 60°
Fehlertiefe: 50% der Wanddicke
1200
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1000
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800
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600
schädigungsmechanischen Ansätzen und deren Einbau
in Finite-Elemente-Routinen.
Kopplung von Strömungs- und Strukturverhalten
Entwicklungen von 3D-Modellen komplexer Mikrostrukturen.
Methoden zur Optimierung von Schweißprozessen
(Minimierung von Eigenspannungen und bleibenden
Verformungen).
Verfahrensentwicklung für innovative Gebiete der
Schweißtechnik.
Qualitätssicherung und intelligente Prozessführung
beim Fügen von schwer schweißbaren Werkstoffen.
Friction Stir Welding (FSW)Maschine ESAB Legio-3ST
FE-Simulation des
Widerstandspunktschweißprozesses
(FE-Netz und
Temperaturverteilung
nach 150 ms
Stromflusszeit)
400
Untersuchungen / Analysen
200
Versuch
! Festigkeitsberechnungen und Festigkeitsnachweise auf
Finite-Elemente Analyse
0
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
Biegewinkel / °
Finite-Elemente Analyse einer Mischschweißverbindung
im Vergleich mit experimentellen Untersuchungen
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! Analyseverfahren zur Bestimmung des Trag- und
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Versagensverhaltens von Komponenten und Systemen
in Kraftwerksanlagen.
Entwicklungen von Konzepten zum Integritätsnachweis
und Alterungsmanagement mechanischer Komponenten auch unter Berücksichtigung von Fehlstellen und
Schädigungen.
Ermüdungsanalyse von Bauteilen unter mechanischer
und thermischer Belastung.
Probabilistische Methoden zur Zuverlässigkeitsanalyse
von Komponenten und Systemen z.B. FORM-/SORM
Verfahren, Zwei-Kriterien-Verfahren (R6-Methode) in
Verbindung mit Monte-Carlo-Simulation oder künstlicher neuronaler Netze.
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der Grundlage technischer Regelwerke und Normen
(EN, DIN, TRD, AD, KTA, ASME).
Lebensdauer- und Ermüdungsanalysen mittels numerischer und analytischer Methoden
Experimentelle und numerische Analyse des Schwingverhaltens (Eigenfrequenzen, Eigenformen, Dämpfung)
von Bauteilen des Anlagen- und Maschinenbaus.
Integritätsnachweise für Bauteile und Systeme einschließlich der Bestimmung der erforderlichen Kennwerte.
Alterungsmanagement mechanischer Komponenten
Numerische Simulation von lösbaren und nicht lösbaren
Verbindungen.
Numerische Simulation von Flanschverbindungen.
3D-Mikromodellierung von realen Gefügen auf der Basis
von Tomogrammen.
Molekulardynamische (atomistische) Simulation zur
Analyse von Verformungs- und Versagensmechanismen.
Akkreditiertes Prüflaboratorium nach DIN EN ISO/IEC
17025:2000 durch die DAP Deutsches Akkreditierungssystem Prüfwesen GmbH.
Durchführung von Musterschweißungen.
Gutachten
Erstellung von Gutachten für Ministerien, Behörden und
Industrie im Bereich Energieerzeugung und Anlagentechnik.
Typische industrielle Anwendungen
Lebensdauer- und Integritätsbewertungen von
! Lebensdauer- und Integritätsbewertungen von
! Druckbehältern und Rohrleitungssystemen von Kraftwerken und chemischen Anlagen.
! Großkomponenten (z.B. Pumpen, Turbinen, Genera!
toren, Ventile) und Druckrohrleitungen von Wasserkraftanlagen.
Fernleitungen der Gas- und Wasserversorgung.