Gießprozess-Simulation und bruchmechanischer Nachweis – aktueller Stand und Ausblick

Corinna Thomser, Peter Langenberg, Pawel Kucharczyk und Jörg C. Sturm, Aachen

Kurzfassung:

Dieser Beitrag beschreibt eine neue Methodik zur Integration der Gießprozess-Simulation in den bruchmechanischen Nachweis für Eisengussteile. Diese Arbeit beruht auf der Empfehlung der VDMA-Leitlinie 23902 zur Nutzung der Gießprozess-Simulation bei der Herstellung von Planetenträgern für Windenergieanlagen–Gießprozess-Simulation für eine Sicherheitsbeurteilung.

Als Beispiel diente ein typischer Planetenträger aus GJS-400. Die Bruchzähigkeit wurde aus Korrelationen zwischen dem simulierten lokalen Gefüge und den mechanischen Eigenschaften abgeleitet. Auf Grundlage der Porositätsvorhersage aus der Gießprozess-Simulation wurde eine Annahme zur Rissgröße getroffen. Die typische Belastung eines Planetenträgers wurde mit den aus der Gießprozess-Simulation resultierenden Eigenspannungen überlagert. Der bruchmechanische Nachweis wurde für typische Belastungsfälle geführt. Im Ergebnis konnte gezeigt werden, wie die virtuelle Prozessauslegung und der Nachweis der Bauteilintegrität in ein gemeinsames Konzept zusammengeführt werden können. Damit können durch den Einsatz der Gießprozess-Simulation der Materialeinsatz bereits in der Auslegungsphase optimiert und neues Leichtbaupotenzial erschlossen werden. 

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