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Ermüdungsmodell für Faserverbunde zur virtuellen Lebensdauerbewertung von Wasserstoffspeichern

Lüders, Caroline und Wille, Tobias (2018) Ermüdungsmodell für Faserverbunde zur virtuellen Lebensdauerbewertung von Wasserstoffspeichern. Symposium Werkstoffe und Konzepte für Fahrzeuge von morgen, 06.-07.11.2018, Salzgitter.

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Kurzfassung

Aufgrund der begrenzten fossilen Ressourcen gewinnen in der Automobilindustrie alternative Kraftstoffe, wie z.B. Wasserstoff, zunehmend an Bedeutung. Neben der Hochdruckspeicherung ist die Speicherung von Wasserstoff als tiefkaltes Gas (33K) bei einem Druck von 350 bar eine Alternative um die notwendige Energie¬speicher-dichte zu erreichen. Drucktanks in Faserverbund-Hybridbauweise sind ein ge¬eig-net¬es Behälterkonzept für diese Kryo-Druckspeicherung. Durch die zeitliche Änderung der Temperatur und des Innendrucks aufgrund der wiederholten Betankung und Entnahme des Wasserstoffs im Betrieb werden die Druckbehälter zyklisch belastet. Dies erfordert einen sicheren Nachweis der Betriebsfestigkeit unter Berücksichtigung von Ermüdungseffekten. Zur Reduktion kostenintensiver Strukturversuche werden zunehmend simulationsbasierte Verfahren für die Auslegung und Optimierung eingesetzt. Aufgrund der Komplexität werden Ermüdungsphänomene in der aktuellen Auslegung zumeist nur vereinfacht oder gar nicht berücksichtigt. Es werden erfahrungsbasierte konservative Kriterien herangezogen, die die Beanspruchungen im Material auf ein Maß reduzieren, in dem die Ermüdungsfragestellung nicht relevant ist. Dadurch wird jedoch die Tragfähigkeit der Faserverbundstruktur nicht ausgenutzt und vorhandene Masse- und Kosteneinsparpotentiale werden nicht ausgeschöpft. Mit dem am DLR und am IAF entwickelten Ermüdungsmodell für Faserverbunde kann die Lebensdauerbewertung von Druckbehältern mit Faser¬verbundwicklung unter thermo-mechanischen Lasten mithilfe numerischer Analysen erfolgen. Das entwickelte Modell bietet die Möglichkeit für eine verbesserte virtuelle Auslegung und Optimierung von Wasserstoffspeichern und für eine höhere Aus¬nutzung der Tragfähigkeit der Faserverbundwicklung. Es bietet damit ein hohes Potential zur Kostenreduktion.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/124962/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Ermüdungsmodell für Faserverbunde zur virtuellen Lebensdauerbewertung von Wasserstoffspeichern
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Lüders, Carolinecaroline.lueders (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9661-7819NICHT SPEZIFIZIERT
Wille, Tobiastobias.wille (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:6 November 2018
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Druckbehälter, Faserverbundstrukturen, Ermüdung, Modellierung
Veranstaltungstitel:Symposium Werkstoffe und Konzepte für Fahrzeuge von morgen
Veranstaltungsort:Salzgitter
Veranstaltungsart:nationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:06.-07.11.2018
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Verkehrssystem
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V VS - Verkehrssystem
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - Energie und Verkehr (alt)
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik > Strukturmechanik
Hinterlegt von: Lüders, Dr.-Ing. Caroline
Hinterlegt am:14 Dez 2018 12:31
Letzte Änderung:14 Dez 2018 12:31

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