Probabilistische mechanische Auslegung von Turbinen
M. Voigt, K. Vogeler
Abschlussbericht zum BMWi Vorhaben 0327091 Z
Aus Gründen der Sicherheit, Ökologie und Wirtschaftlichkeit werden an moderne Gasturbinen immer höhere Anforderungen gestellt. Dadurch sind die Entwickler von Gasturbinen gezwungen, näher an die Grenzen der Werkstoffbelastung zu gehen. Um dennoch bereits bei der Komponentenentwicklung Aussagen über Betriebssicherheit und Lebensdauer derartiger Strukturen machen zu können, sind Computersimulationen des Beanspruchungsverhaltens unerlässlich. Mit Hilfe von probabilistischen Analyseverfahren ist es möglich, die stochastische Natur der maßgeblichen Modellparameter zu berücksichtigen. Dabei wird die Aussagefähigkeit der Analyse von einer deterministischen Punktlösung auf das wahrscheinliche Verhalten des Bauteils unter Betrachtung möglicher Geometrietoleranzen und Belastungsvariationen erweitert. Als Ergebnis erhält man die statistische Verteilung der Ergebnisgrößen. Weiterhin bekommt man wichtige Hinweise zur Sensitivität und Robustheit der Struktur bezüglich der berücksichtigten stochastischen Eingabeparameter.
Der Bericht gibt ausgehend von einer Literaturrecherche zum Thema Probabilistik einen Überblick über die Probabilistischen Methoden. Anschließend werden die Ergebnisse einer Evaluation der Probabilistiktools STORM und iSIGHT beschrieben. Nach einer Beschreibung der Programme, die während des Vorhabens programmiert wurden, werden die Ergebnisse der probabilistischen Untersuchungen der drei Turbinenschaufelmodelle diskutiert.
reference:
Abschlussbericht, Dresden, Juni 2005.