Lebensdauerberechnung von Aluminium-Radialverdichterrädern

Von:

Igor Makarenko

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Es wird eine Simulationsmethode zur Berechnung der Lebensdauer von Radialverdichterrädern im LCF-Bereich vorgestellt. Bei dem Werkstoff handelt es sich um die ausscheidungsgehärtete Aluminium-Knetlegierung 2618 im Auslagerungszustand T6. Die standardisierten Fliehkraftbelastungszyklen sind an den Betrieb von Abgasturboladern im Pkw-Bereich angelehnt. Die Verformung wird mit einem viskoplastischen Materialmodell vom Typ Chaboche beschrieben. Die Beschreibung der Schädigung basiert auf einem bruchmechanischen Schädigungsansatz. Die Simulationsmethode wird um die Berücksichtigung von instationären Temperaturverteilungen am Verdichterrad erweitert. Somit wird die Überlagerung der Fliehkraft und thermischen Belastungen analysiert. Es erfolgt eine Untersuchung des Einflusses von konstanten und wechselnden thermischen Belastungen auf die Lebensdauer. Zur Anpassung der Lebensdauersimulationsmethode und zum tieferen Verständnis des Ermüdungsverhaltens der Aluminium-Legierung 2618-T6 im relevanten Lebensdauerbereich werden im Rahmen von einachsigen Ermüdungsuntersuchungen isotherme LCF, IP-TMF und Replika-Versuche zur Bestimmung des Rissfortschrittsverhaltens durchgeführt. Isotherme Schleuderversuche an realen Verdichterrädern mehrerer Typen dienen zur Validierung der Lebensdauersimulationsmethode.