Kerbspannungsreduzierung durch Geometriemodifikation nach Vorbild pennater Diatomeen


Contact
Christian.hamm [ at ] awi.de

Abstract

In dieser Arbeit wurden Kerbspannungen verschiedener Geometrien nach Vorbild von spezi- ellen Strukturen bei pennaten Diatomeen, den Raphen, untersucht. Dazu sind zwei- und drei- dimensionale Modelle, die Platten mit jeweils anderen Kerbgeometrien darstellen, in Simulationen auf Zug oder Druck belastet worden, wobei ein Vergleich der auftretenden Spannungen zwischen einer unmodifizierten Kerbe und den nach biologischem Vorbild konstruierten Kerben vorgenommen wurde. Zusätzlich wurden die Spannungen in der zweidimensionalen Un- tersuchung an verschieden großen Aufbohrungen als Referenz verwendet. Weiterhin wurden in einer Parameterstudie unterschiedlich stark gekrümmte Endungen einer Kerbe untersucht. Die Auswertungen haben ergeben, dass die durch Kerben hervorgerufenen Höchstspannungen nur durch jene Geometrie beeinflusst werden, die an der am stärksten beanspruchten Stelle vorhanden ist. Bei der zweidimensionalen Untersuchung von Strukturen sieben unterschiedlicher Diatomeenarten ergab die abstrahierte Kerbgeometrie nach Frustulia saxonica das beste Ergebnis für eine Zug- und Druckbelastung. Die auftretenden Maximalspannungen konnten um 64 bzw. 63 % im Vergleich zur unmodifizierten Kerbe verringert werden und liegen damit geringer als eine Aufbohrung am Kerbende, die die eineinhalbfache Kerbbreite als Radius besitzt. In der Parameterstudie konnte sogar mit einem Kerbmodell, dessen Kerbe um insgesamt 166,2° umgelenkt war, eine Verringerung der höchsten Maximalspannung um 66 % er- reicht werden. Bei der dreidimensionalen Untersuchung von Verdickungen um die Kerbe stellte sich hingegen das beste Ergebnis bei einer knapp 25-prozentigen Maximalspannungsreduzierung für eine Doppelwulst-Struktur heraus. Die untersuchten Kerbgeometrien besitzen Potenzial in Bauteilen eingesetzt zu werden, in denen Kerben funktions- oder fertigungsbedingt vorhanden sind und bei denen hohe Spannungen an diesen Stellen ein Problem darstellen.



Item Type
Thesis (Bachelor)
Authors
Divisions
Primary Division
Programs
Primary Topic
Peer revision
Not peer-reviewed
Publication Status
Published
Eprint ID
41594
Cite as
Ciomber, I. (2013): Kerbspannungsreduzierung durch Geometriemodifikation nach Vorbild pennater Diatomeen , Bachelor thesis,


Download
[img]
Preview
PDF
Isabelle_Ciomber_BSc_2013_Kerbspannungsreduzierung.pdf

Download (2MB) | Preview
Cite this document as:

Share

Research Platforms
N/A

Campaigns


Actions
Edit Item Edit Item