Eine Methode für probabilistische Untersuchungen zum Einfluss von Fertigungsstreuungen auf die hochzyklische Ermüdung von Verdichterschaufeln

Mit der Anwendung probabilistischer Methoden in der Entwicklung neuer Triebwerke und stationarer Gasturbinen lassen sich schon wahrend der rechnergestutzten Auslegung wichtige Erkenntnisse zum Einfluss von Parameterstreuungen gewinnen. Diese stochastischen Variablen konnen z.B. Streuungen in der Geometrie oder in den Werkstoffeigenschaften eines Bauteils abbilden. Damit gelingt es, ein vertieftes physikalisches Verstandnis zu den Auswirkungen der Parameterstreuungen aufzubauen. Innerhalb dieser Dissertation wird ein Prozess aufgezeigt, um den Einfluss von Fertigungsstreuungen auf die hochzyklische Ermudung von Verdichterschaufeln zu untersuchen. Dazu wurden die Geometrien von 410 Verdichterschaufeln mit dem optischen Streifenprojektionsverfahren digitalisiert und auf Basis von turbomaschinenspezifischen Kenngrossen parametrisiert. Mit einer automatisierten Prozesskette war es moglich, die real gefertigten Schaufeln sowie zufallig erstellte Geometrien fur CAD Anwendungen und numerische Simulationen bereitzustellen. Anhand einer Latin-Hypercube Monte-Carlo Simulation mit 100 representativen Parameterdatensatzen konnte der Einfluss der Fertigungsstreuungen auf die hochzyklische Ermudung ermittelt werden. Aus den Ergebnissen dieser probabilistischen Untersuchung lassen sich schliesslich gezielt Gestaltungshinweise fur ein robustes Schaufeldesign ableiten."