Life Predicted in a Probabilistic Design Space for Brittle Materials With Transient Loads

Analytical techniques have progressively become more sophisticated, and now we can consider the probabilistic nature of the entire space of random input variables on the lifetime reliability of brittle structures. This was demonstrated with NASA s CARES/Life (Ceramic Analysis and Reliability Evaluation of Structures/Life) code combined with the commercially available ANSYS/Probabilistic Design System (ANSYS/PDS), a probabilistic analysis tool that is an integral part of the ANSYS finite-element analysis program. ANSYS/PDS allows probabilistic loads, component geometry, and material properties to be considered in the finite-element analysis. CARES/Life predicts the time dependent probability of failure of brittle material structures under generalized thermomechanical loading--such as that found in a turbine engine hot-section. Glenn researchers coupled ANSYS/PDS with CARES/Life to assess the effects of the stochastic variables of component geometry, loading, and material properties on the predicted life of the component for fully transient thermomechanical loading and cyclic loading

Religionsunterricht unter Druck. Von Forschungsfragen zum Text Mining. Digitale Auswertung religionspädagogischer Zeitschriften aus der Zeit um 1900

Der Beitrag reflektiert anhand einer kleinen, konkreten bildungshistorischen Studie zu einem religionspädagogischen Textkorpus, welche Dienste die für Forschende leicht zugänglichen digitalen Verfahren des Text Minings leisten. Ob diese wirklich belastbare Aussagen liefern können, sei dabei abhängig von der Größe und Vorbereitung des jeweiligen Korpus sowie von den Forschenden selbst, die nicht nur die Ergebnisse, sondern auch das Auswertungsverfahren in entsprechender Weise kritisch reflektieren müssen. (DIPF/Orig.

Digitised and Traceable Testing for Gas Turbine Components and Materials

The Institute of Test and Simulation for Gas Turbines develops digital twins and simulation models to calculate the aerodynamic loads and to assess the damage mechanisms in engine parts and materials resulting from simultaneous mechanical, thermal and chemical-corrosive loads. Multiscale methods are used to quantify the long-term behaviour of objects, from the microstructure of materials to engine parts and components, and the characteristics of engine subsystems. Additionally, scale-resolving simulations are developed and applied to obtain high-fidelity CFD solutions. In order to validate the digital models experimentally, unique test stands and rigs are developed which provide engine-relevant operating conditions, dimensions, and loads. There are multiple test rigs in development for experimental testing of materials under engine-relevant conditions. The test rigs may be grouped in two major categories: materials testing and rotative engine subsystem testing. Materials testing is performed at mechanical, thermal, and chemical loads representative of real engine conditions. Rotative subsystem testing includes innovative seals, gears and secondary air systems. The subsystem tests are also performed under engine relevant conditions and used to validate pertinent design models. These test rigs are presented and their research objectives are specified. The presentation outlines how operating conditions for tests are combined in a number of ways to allow research under real engine conditions. Additionally, this setup allows testing under a combination of mechanical, thermal and chemical loads simultaneously, thereby going beyond the current state of the art. To achieve the best possible integration of simulation and experiments, both areas will be fully digitised. A tool is developed to establish comprehensive data provenance for all steps of research projects. The presentation details how process steps report data to be included in a graph database where connections are created based on ontologies specifically designed for this purpose. Ontology allow exchanging data between software and processes without loss of semantics. The graph database will represent processes performed and ensure that quality managed processes are adhered to. Furthermore, such a digitised system does not just allow insight into single research steps but allows a unique overview over all performed tasks

Determination of Stress Intensity Factors and J integral based on Digital Image Correlation

Digital image correlation (DIC) is a technique in experimental mechanics to acquire full-field measurement data of displacements and deformations from the surface of specimens or components. Especially for the investigations of cracks it provides additional benefits. The actually present deformation field in the vicinity of the crack tip can be obtained which directly reflects for example crack closure effects or plasticity. Against this background the paper summarizes a procedure to compute the J integral and the stress intensity factors KI and KII based on DIC data. For this purpose the J and interaction integral are computed as line and domain integrals. Through experiments it is shown that the domain integral is less affected by scatter of the DIC data. Furthermore, the specific domain, facet sizes and facet distances slightly influence the results

Determination of Stress Intensity Factors and J integral based on Digital Image Correlation

Digital image correlation (DIC) is a technique in experimental mechanics to acquire full-field measurement data of displacements and deformations from the surface of specimens or components. Especially for the investigations of cracks it provides additional benefits. The actually present deformation field in the vicinity of the crack tip can be obtained which directly reflects for example crack closure effects or plasticity. Against this background the paper summarizes a procedure to compute the J integral and the stress intensity factors KI and KII based on DIC data. For this purpose the J and interaction integral are computed as line and domain integrals. Through experiments it is shown that the domain integral is less affected by scatter of the DIC data. Furthermore, the specific domain, facet sizes and facet distances slightly influence the results

Probabilistic Prediction of Lifetimes of Ceramic Parts

ANSYS/CARES/PDS is a software system that combines the ANSYS Probabilistic Design System (PDS) software with a modified version of the Ceramics Analysis and Reliability Evaluation of Structures Life (CARES/Life) Version 6.0 software. [A prior version of CARES/Life was reported in Program for Evaluation of Reliability of Ceramic Parts (LEW-16018), NASA Tech Briefs, Vol. 20, No. 3 (March 1996), page 28.] CARES/Life models effects of stochastic strength, slow crack growth, and stress distribution on the overall reliability of a ceramic component. The essence of the enhancement in CARES/Life 6.0 is the capability to predict the probability of failure using results from transient finite-element analysis. ANSYS PDS models the effects of uncertainty in material properties, dimensions, and loading on the stress distribution and deformation. ANSYS/CARES/PDS accounts for the effects of probabilistic strength, probabilistic loads, probabilistic material properties, and probabilistic tolerances on the lifetime and reliability of the component. Even failure probability becomes a stochastic quantity that can be tracked as a response variable. ANSYS/CARES/PDS enables tracking of all stochastic quantities in the design space, thereby enabling more precise probabilistic prediction of lifetimes of ceramic components

Herstellungs-optimierte Struktur-Montage (HERMO) - Schlussbericht

Im Rahmen des Projekts HERMO wurde innerhalb des KOSMO-Verbundes das Friction Stir Welding (FSW) für die Herstellung von Tailored Welded Blanks sowie zur Ermöglichung splicefreier Faser Metall Laminate (FML) durch FSW dünner Aluminiumbleche untersucht. Hierbei wurden auch wesentliche Aspekte beleuchtet, die für den Einsatz des FSW in der industriellen Praxis relevant sind, wie z.B. Robustheit des FSW-Prozesses hinsichtlich Parametervariation, die Möglichkeit der Ultraschallprüfung von FSW-TWB sowie der Verzug von FSW-Verbindungen wie auch FML. Zusammengefasst konnten basierend auf den Arbeiten Empfehlungen für das TWB-Design sowie geeignete FSW-Parameter (hinsichtlich Fehlerfreiheit und Festigkeit der FSW-Verbindung) für die untersuchten Legierungen 6013 sowie Ko8242 gegeben werden. Auch konnte gezeigt werden, dass der Aspekt des Verzugs beim FSW in erster Näherung sinnvoll über transiente thermo-mechanische FE-Simulationen qualitativ richtig abgebildet werden kann. Erste Untersuchungen zur Ermüdungsrissausbreitung in der FSW-Naht sowie zur Restfestigkeit bei vorhandenem Riss zeigen, dass die bereitgestellten FSW-Parameter grundsätzlich geeignet scheinen, um auch Quer- oder Längsnähte in metallischen Rumpfstrukturen zu erzeugen

Metallische Werkstoffe im Flugzeugbau â der Silberstreifen am Horizont

Gehört der Metallrumpf, mit dem im Moment noch alle Flugzeuge gefertigt werden, schon zum alten âÂÂEisenâÂÂ? Auch im Falle einer breiten Einführung eines Flugzeugrumpfes aus Kohlefaserverstärkten Kunststoffen (CFK) sind die Auftragsbücher mit mehreren Tausend Flugzeugen mit Metallrumpf aus Aluminium (Al) gut gefüllt. Dieser Auftragsbestand wird voraussichtlich erst über die nächsten 10 Jahre abgearbeitet. Dies ist Grund genug, auch den Metallrumpf hinsichtlich Kosten, Gewicht und Fertigungstaktrate weiter zu optimieren. Beide Varianten, die CFK- und die Leichtmetallbauweise, werden sicherlich ihren Markt finden: Das kostengünstige Kurzstreckenflugzeug aus Aluminium (Al) und das servicefreundliche und komfortgesteigerte CFK-Langstreckenflugzeug sind dabei mögliche Szenarien. Wie dabei der Metallrumpf für die Zukunft fit gemacht werden kann, wird in dem folgenden Beitrag beleuchtet

Vorlesung SS2010: Stochastische Auslegung von Turbinentriebwerksbauteilen

Die Zuverlässigkeit und Qualität spielt eine entscheidende Rolle für Markterfolg bei anspruchsvollen und innovativen Produkten. Die Hersteller dieser Produkte haben erkannt, daß die Qualität und Zuverlässigkeit von Produkten in allen Phasen und Aspekten der Produktentwicklung und -kommerzialisierung stark von Unsicherheiten und Streuungen beeinflußt wird (Konstruktion und Gestaltung, Materialeigenschaften, Simulation and Berechnung des Produktverhaltens, Herstellungsbedinungen, Test- and Betriebsbedinungen und so weiter). Neben den erforderlichen Leistungsparametern und dem Gewicht spielen bei Bauteilen in Turbinentriebwerken die Qualität und Zuverlässigkeit eine besonders wichtige Rolle. In den letzten Jahren haben sich deshalb im Triebwerksturbinenbereich vor allem in den USA stochastische Methoden etabliert, um den Einfluß der Unsicherheiten und Streuungen zu beherrschen. Damit können die Qualität und Zuverlässigkeit von Produkten nicht nur direkt quantifiziert, sondern auch optimiert werden. In dieser Vorlesung wird eine Einführung in stochastische Auslegung von Strukturbauteilen gegeben und die nötigen probabilistischen und statistischen Grundlagen werden diskutiert. Die Aspekte des Verfahrens, die für den Produktentwicklungs- und die Konstruktionsprozess wichtig sind, werden erläutert und Methoden zur Ermittlung der Konstruktions- und Produktkritischen Parameter werden detailiert aufgezeigt. Die Grundlagen des Monte Carlo Verfahrens und von Design-of-Experiments werden dargelegt. Die Verfahren zur Übertragung entsprechender Ergebnisse vom Bauteilniveau auf die Systemebene werden ebenfalls diskutiert. Besonderen Wert wird dabei auf die Illustration praktischer Anwendungsbeispiele gelegt