Motivation und Zielsetzung
Die Entscheidungen im Regenerationsprozess basieren derzeit überwiegen auf subjektiven Kriterien. Für Reparaturen gibt es oft nur allgemein angegebene Reparaturgrenzen. Diese ingenieurtechnische Entscheidung im Regenerationsprozess soll zukünftig durch numerische Optimierung unterstützt werden. Die Entscheidung über die genaue Geometrie der Reparatur wird durch eine parametrierte Betrachtung ermöglicht. Grundlage für die Optimierung sind eine modellbasierte Lebensdauerberechnung, die Parametrierung der Reparatur und der Einsatz effizienter Optimierungsalgorithmen.
Ergebnisse
In den ersten Förderperioden konnte gezeigt werden, dass geometrische Imperfektionen von Triebwerksschaufeln die strukturmechanischen Eigenschaften signifikant beeinflussen. Aus der statistischen Analyse geometrischer Daten konnten Veränderungen in der Schwingungsamplitude und der Ermüdung der Schaufeln abgeleitet werden. Dadurch können in der Lebensdauerberechnung der Triebwerkschaufel die real vorhandenen geometrischen Toleranzen berücksichtigt werden.
Aktuelle Arbeiten und Ausblick
In der aktuellen Forschung des Teilprojekts wird das Optimierungspotential von Reparaturdesigns untersucht. Die Optimierung von Blend- und Patchreparaturen von Verdichterblisks erfolgt auf der Basis von parametrischen Modellen und FE Analysen. Zusätzlich zur idealen Struktur wird der Einfluss von Streuungen auf die Lebensdauer berücksichtigt. Konkurrierende Zielsetzungen bei der Reparatur werden durch Mehrzieloptimierung adressiert. Die ingenieurtechnische Entscheidung über das Reparaturdesign wird durch robuste und zuverlässigkeitsbasierte Optimierung unterstützt. Die im virtuellen Pfad optimierten Reparaturdesigns führen schließlich zu einer verbesserten Regeneration im realen Pfad.
Verantwortliches Institut
Das Projekt wird verantwortet durch das Institut für Statik und Dynamik.
Teilprojektleiter
30167 Hannover
Mitarbeiterin / Mitarbeiter
Veröffentlichungen
Internationale wissenschaftliche Beiträge in Fachzeitschriften, begutachtet
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(2021): EngiO – Object-oriented framework for engineering optimization, Advances in Engineering Software 153 (1), S. 102959
DOI: 10.1016/j.advengsoft.2020.102959 -
(2021): Multiobjective Approach Toward Optimized Patch Repairs of Blisk Blades, AIAA Journal 22 (5), S. 1–12
DOI: 10.2514/1.J060723 -
(2020): A two-objective design optimisation approach for blending repairs of damaged compressor blisks, Aerospace Science and Technology 105, 106022
DOI: 10.1016/j.ast.2020.106022 -
(2018): Efficient structural analysis of gas turbine blades, Aircraft Eng & Aerospace Tech (Aircraft Engineering and Aerospace Technology) 90 (9), S. 1305–1316
DOI: 10.1108/AEAT-05-2016-0085 -
(2016): Probabilistic vibration and lifetime analysis of regenerated turbomachinery blades, Advances in Aircraft and Spacecraft Science 3 (4), S. 503–521
DOI: 10.12989/aas.2016.3.4.503 -
(2014): 3D multiscale crack propagation using the XFEM applied to a gas turbine blade, Comput Mech 53 (1), S. 173–188
DOI: 10.1007/s00466-013-0900-5
Internationale Konferenzbeiträge, begutachtet
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(2019): Parametric Design of Blisk Repairs by Patching Considering High Cycle Fatigue, In: ASME (Hg.): Proceedings of the ASME Turbo Expo 2019. Phoenix, USA: American Society of Mechanical Engineers, GT2019-90351
DOI: 10.1115/GT2019-90351 -
(2017): Influence of Blade Repairs on Compressor Blisk Vibration considering Aerodynamic Damping and Mistuning, GPPS (Hg.): Proceedings of Global Power and Propulsion Society Conference. Shanghai
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(2011): The Influence of Blade Properties on the Forced Response of Mistuned Bladed Disks, ASME 2011 Turbo Expo: Turbine Technical Conference and Exposition, S. 1159–1170
DOI: 10.1115/GT2011-46826
Nationale Konferenzbeiträge, nicht begutachtet
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(2016): Fast Methods for Structural Analysis of Gas Turbine Blades with Manufacturing Imperfections, Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress, Braunschweig 13. - 15. September 2016
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(2012): Stochastische Untersuchungen regenerationsbedingter Imperfektionen einer Turbinenschaufel: Modellierung des deterministischen Modells zur effizienten Berechnung des Schwingungs- und Festigkeitsverhaltens, 5. Dresdner-Probabilistik-Workshop. Dresden, S. 1–11
