Der Einfluss von Druckabbauraten auf das Schädigungsverhalten hydraulischer Komponenten

  • Ansprechperson:

    Michiels, Lukas

  • Förderung:

    Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 449676223

  • Starttermin:

    01.02.2021

  • Endtermin:

    28.02.2023

Projektbeschreibung:

Im dem Forschungsprojekt „Der Einfluss von Druckabbauraten auf das Schädigungsverhalten hydraulischer Komponenten“ wird das Rissfortschrittsverhalten eines mit Hydraulikfluid in Kontakt stehenden Bauteils bei Druckabbauraten von betragsmäßig bis zu 1.000.000 bar/s untersucht. Das Kernziel des Projekts ist ein Verständnis der Effekte zu generieren, welche zu einem frühzeitigen Ausfall durch hohe Druckabbauraten führen.

Der aktuelle Stand der Forschung ist dabei mit seinen präsentierten Theorien und Ergebnissen widersprüchlich. Es wird untersucht, worin sich die Theorien auf makro- sowie mikroskopischer Ebene unterscheiden. Dadurch kann die Hypothese des Keileffektes durch Öl bei Bauteilen mit einer druckinduzierten Verformung verifiziert oder falsifiziert werden.

Mit diesem Forschungsprojekt können die Grundlagen erarbeitet werden, die zu einer Schädigungstheorie für ebendiese Komponenten führen. Hierfür werden die im Rissspalt auftretenden Effekte mit Hilfe von Simulationsmethoden nachgestellt und analysiert. Der Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung des Rissschließverhaltens beim Druckabbau unter Berücksichtigung realitätsnaher Druckänderungsraten und Riss-Geometrien. Als Untersuchungsobjekt eignet sich ein, mit einem Gewindestopfen verschlossener, Hochdruckmessanschluss einer Axialkolbenpumpe. Als Simulationsansatz dient ein Fluid-Struktur-Interaktions-Modell, welches die auftretenden mechanischen und fluidmechanischen Vorgänge in Wechselwirkung zueinander setzen kann. Mit Hilfe eines Fluid-Struktur-Interaktionsmodells wird ein Verständnis über das Rissverhalten aufgebaut und Schädigungsmechanismen erforscht. Durch die Anwendung von Ähnlichkeitstheorien werden Ersatzsysteme (Variation der Geometrie und Ölviskosität) abgeleitet, welche bei kongruenter Belastung unter gleichzeitiger Reduktion der benötigten Rechenressourcen ein physikalisch vergleichbares Verhalten aufweisen.

 

Die Ergebnisse der Simulation dienen der Herleitung der analytischen Grundlagen zu einer sicheren Vorhersage der Bauteilbelastung in Abhängigkeit der Druckabbauraten und dem Erkenntnisgewinn der darin zugrundliegenden Schädigungsmechanismen zu einem beschleunigten Risswachstum.

Förderung des Projektes:

Das Forschungsprojekt wird gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) unter der Projektnummer 449676223