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Einladung zum Promotionsvortrag von Herrn Dipl.-Ing. Marius Bonhage

am 15.12.2016, um 10.30 Uhr im Hörsaal A003 der Appelstraße 11a

Wir laden alle Mitarbeiter/innen, Studierende und Kollegen zum Promotionsvortrag von Herrn Dipl.-Ing. Marius Bonhage am Donnerstag, den 15. Dezember 2016, um 10.30 Uhr im Hörsaal A003, Appelstraße 11a mit dem Thema: „Transiente Amplitudenüberhöhung bei verstimmten Turbinenbeschaufelungenein.

 

Kurzfassung:
Turbinenschaufeln sind großen dynamischen Belastungen ausgesetzt, die zu Schaufelschwingungen führen. Um die Möglichkeit von Schäden zu minimieren, muss die Schwingungsantwort vorhergesagt werden. Dazu werden die Amplituden des Systems berechnet, um die auftretenden Materialspannungen abschätzen zu können. Während des An- und Abfahrens und beim Betriebspunktwechsel ändert sich die Drehgeschwindigkeit der Turbine. Der transiente Betrieb führt zum Passieren von Eigenfrequenzen. Dabei ist die maximale Amplitude der auftretenden Schaufelschwingungen von der Durchfahrtsgeschwindigkeit abhängig. Einfreiheitsgradsysteme zeigen eine fallende Maximalamplitude bei steigender Durchfahrtsgeschwindigkeit, wodurch die Maximalamplitude der Resonanzdurchfahrt geringer ist als die maximale Amplitude der stationären  Schwingungsantwort. Im Vergleich zu Einfreiheitsgradsystemen besitzen Turbinenschaufelkränze jedoch mehrere, zum Teil eng benachbarte Moden. In dieser Arbeit wird mithilfe dynamischer Mehrkörpersysteme
gezeigt, dass die transiente, maximale Amplitude die maximale Amplitude der stationären Schwingungsantwort übersteigen kann. Dieses Phänomen wurde während der Entstehung dieser Arbeit entdeckt und „Transiente Amplitudenüberhöhung verstimmter Strukturen“ genannt (TAMS; englisch: Transient Amplitude Amplification ofMistuned Structures).
Im Vergleich zu dynamischen Mehrkörpersystemen haben reale Schaufelkränze komplexe Geometrien,  diemithilfe Finiter Elemente durch eine hohe Anzahl von Freiheitsgraden beschrieben werden. Zur Untersuchung der transienten Amplitudenüberhöhung werden neue Berechnungsansätze diskutiert. Dabei werden semi-analytische Verfahren zur Lösung der Differentialgleichung mit Methoden zur Reduktion der Freiheitsgrade kombiniert. Diese Kombination führt im Vergleich mit kommerziellen FE-Programmen zu signifikant reduzierten Berechnungszeiten. Dadurch wird die Durchführung von Monte-Carlo-Simulationen ermöglicht. Zur Validierung der Berechnungsergebnisse wurde ein Versuchsstand für verstimmte Systeme konzipiert. Neben der Existenz der transienten Amplitudenüberhöhung bestätigen die experimentellen Ergebnisse den Einfluss der Durchfahrtsgeschwindigkeit auf die maximale Amplitude. Die entwickelten Rechenmethoden können dazu verwendet werden realistische Schaufelgeometrien zu untersuchen. Der untersuchte Schaufelkranz zeigt dasselbe qualitative transiente Schwingungsverhalten, das im Versuch und bei der Untersuchung des  dynamischen Mehrkörpersystems zu beobachten ist. Daraus folgt, dass die stationäre Maximalamplitude keine obere Grenze für die Amplituden des transienten Betriebs darstellt.