Simulative Untersuchung des Einflusses von Wickelfehlern auf die mechanische Performance von 700bar Druckbehältern

Ziel Deiner Arbeit ist es daher, den Einfluss von Wickelfehlern auf die mechanischen Eigenschaften eines Druckbehälters simulativ zu ermitteln und somit kritische Wickelfehler zu identifizieren.

Simulationsmodell eines Druckbehälters | Bild: Rehau

Gewickelter Druckbehälter | Bild: Rehau

Eine vielversprechende und klimaschonende alternative Antriebstechnologie für PKWs ist die Brennstoffzelle. Neben der Zellentechnologie selbst stellt der Wasserstofftank eine besondere sicherheitsrelevante Herausforderung dar. Er muss z.B. Betriebsinnendrücke von bis zu 700 bar standhalten können. Aufgrund dieser hohen Betriebsdrücke und der Anwendung im PKW, welche stets geringe Gewichte adressiert, stellt die Fertigung des Druckbehälters aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen im Wickelverfahren eine interessante Option dar. Solche Behälter werden derzeit durch hohe Sicherheitsfaktoren auf ein Vielfaches ihres Betriebsdruckes ausgelegt. Um die Behälterauslegung zu optimieren, ist es von wirtschaftlichem Interesse ein besseres Verständnis über den Laminataufbau des Druckbehälters erlangen. Hierzu soll im Rahmen eines öffentlichen Forschungsprojektes ein optisches inline Messsystem erarbeitet werden, welches es ermöglicht, den Laminataufbau während der Fertigung zu beobachten. Zur Interpretation der gewonnen Daten ist es essentiell, die Auswirkungen von Wickelfehlern (z.B. Winkelabweichungen, Ungenauigkeit bei der Ablage und Ausdehnung) auf die mechanischen Eigenschaften eines Druckbehälters zu kennen.

Ziel Deiner Arbeit ist es daher, den Einfluss von Wickelfehlern auf die mechanischen Eigenschaften eines Druckbehälters simulativ zu ermitteln und somit kritische Wickelfehler zu identifizieren.

  • Recherche zur Auslegung und Struktursimulation von Druckbehältern
  • Implementierung eines Druckbehältermodels in Abaqus
  • Erarbeitung eines Versuchsplans zur systematischen Untersuchung der mechanischen Eigenschaften des Druckbehälters unter gezielter Einbringung von Wickelfehlern wie Winkelabweichungen in den Helixlagen, Variationen der Bandbreite (Gaps/Überlappungen), Abrutschen von Bändern etc. und Durchführung der Simulationen
  • Kritische Bewertung der Simulationsergebnisse und Identifikation kritischer/unkritischer Wickelfehler

Wenn Du Interesse an der eigenständigen Bearbeitung einer herausfordernden Arbeit in einem jungen und motivierten Team hast, melde Dich einfach bei mir.

Ansprechpartner
Nadine Magura, M.Sc.
Telefon: +49 241 80-28330
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