MECHANICAL CHARACTERISATION AND FEM SIMULATION OF CMC TUBES

Kurzfassung

Durch die Verwendung von Faserkeramiken (CMCs) in Flugzeugtriebwerken lassen sich im Vergleich mit herkömmlichen metallischen Legierungen Gewichts- und Treibstoffeinsparungen erreichen. Die Vorteile dieser Werkstoffe machen sie nicht nur im Bereich der Luftfahrt, sondern auch in anderen Bereichen wie der Energietechnik, beispielsweise für die Anwendung als zukünftige Brennstoffhüllen, interessant. Diese Arbeit beschäftigt sich mit einem uniaxialen Innendruckversuch für ein oxidisches CMC-Material. Um die Testvorrichtung zu validieren, wird zunächst ein Vorversuch mithilfe eines Aluminiumrohres durchgeführt. Die daraus ermittelte Steifigkeit, die sich aus dem Vorversuch ergab, stimmt dabei sehr gut mit dem Literaturwert überein. Unter Verwendung des oxidischen Materials werden allerdings anormale Fest- und Steifigkeitswerte festgestellt, die eventuell auf eine Fehlstelle innerhalb des Materials zurückgeführt werden können. Des Weiteren wird innerhalb dieser Arbeit eine Vorrichtung für einen HochtemperaturZugversuch von CMC-Rohren konstruiert und mithilfe einer stationären FEM-Simulation optimiert. Dabei wird die in der Versuchsvorrichtung verwendete Lasteinleitung über eine Klebverbindung realisiert, um die Last der Prüfmaschine auf die Probe zu übertragen. Zur Reduzierung des Wärmeeinflusses auf die Klebverbindung wird eine Wasserkühlung in der Versuchsvorrichtung verwendet. In Bezug auf die Machbarkeit des Testaufbaus werden dabei die Klebstofftemperaturen aus den numerischen thermischen Analysen berücksichtigt.