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Masterarbeit: Validierung geometrisch verstimmter nichtlinear-dynamischer Schaufelschwingungen an einem rotierenden Versuch

Die Schaufeln der Turbinenlaufstufen sind hohen thermo-mechanischen Belastungen ausgesetzt. Dies sind unter anderem die Schwingspannungen infolge der Fremd- und/oder Selbsterregungen. Aufgrund von Fertigungstoleranzen unterscheiden sich die Schaufeln in einer Stufe geometrisch, nach Materialeigenschaften und zusätzlich aufgrund der Montagetoleranzen hinsichtlich Kontaktpositionen. Diese Unterschiede führen zu signifikanten Unterschieden in der Schaufeldynamik von Schaufel zu Schaufel, von Lauf zu Lauf und von Treibwerk zu Triebwerk. Zur Beschleunigung des Auslegungsprozesses von Schaufeln sind Berechnungstools auf Basis der reduzierten Modellen von Vorteil. Diese Modelle nutzen die Finite Elemente Modelle als Input und Postprocessing und behalten die volle nichtlineare Modellierung der Kontaktstellen. Die hiermit ausgeschriebene Arbeit hat die Validierung der Einflüsse geometrischer Verstimmung auf die Schaufeldynamik unter Berücksichtigung von Reibnichtliniearitäten zum Inhalt - mit dem Ziel, Vergleich zwischen Messungen in einem rotierenden Rig und analytisch-numerischen Modellen durchzuführen. 

TASKS

  • Allgemeine Einarbeitung in die Schaufeldynamik
  • Einarbeitung in das Fachgebiet „Nichtlineare Dynamik und Dämpfungssysteme“
  • Einarbeitung in die Tools CalculiX (Finite Elemente) sowie OrAgL-NOSTIA-ROCMAN (Toolverbund auf Basis reduzierter Modelle)
  • Vernetzung von 60 Laufschaufeln nach den White Light Scans
  • Finite Elemente Modellierung einzelner Schaufeln und des Schaufelkranzes entsprechend dem Montageprotokoll mithilfe des vorhandenen unverstimmten Finite Elemente Modells
  • Durchführung linearer dynamischer Analysen der Laufstufe mit dem Finite Elemente Tool CalculiX
  • Erstellen eines reduzierten nichtlinear-dynamischen Modells für den Toolverbund OrAgL-NOSTIA-ROCMAN
  • Durchführung nichtlinear-dynamischer Simulationen mit dem Tool OrAgL-NOSTIA-ROCMAN entsprechend dem Testprogramm im Erreger Rig MTU
  • Vergleich Simulationen und Experimente
  • Bewertung der Modellierungsgüte

REQUIREMENTS

  • Studium im Bereich Maschinenbau, Luft- und Raumfahrttechnik, einer anderen Ingenieurfachrichtung, (Techno-)Mathematik oder Physik oder einer vergleichbaren Studienrichtung
  • Erste Kenntnisse in der nichtlinearen Dynamik von Vorteil sowie bei Reduktionsmethoden von Vorteil
  • Kenntnisse in Linux
  • Erfahrungen mit einem Finite Elemente Tool (vorzugsweise CalculiX) sowie mit einem Vernetzungstool (vorzugsweise Hypermesh)
  • Team- und Kommunikationsfähigkeit
  • Selbstständige Arbeitsweise

Dauer der Einstellung als Masterrand / Diplomand 6 Monate, vor der Einstellung als Masterrand / Diplomand ist zwecks Einarbeitung ein dreimonatiges Praktikum zu absolvieren.

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