Nickel/Incoloy Schweißnahtanalyse an Raketentriebwerk mit ANSYS
Branche: Luft- und RaumfahrtFachgebiet: StrukturmechanikAm Triebwerk der Ariane 5 Rakete ist eine Verbindung des Düsenmantels zu schweißen. Die Naht verbindet galvanisiertes Nickel mit Incoloy mittels einer Elektronenstrahl-Naht.
Zusammenfassung
Aufgabe
In dem Überschneidungsbereich der Anfangs- und Endbereiche der Schweißnaht sind metallurgische Eigenschaften zu berechnen, außerdem ist die Durchschweißung der Wurzel zu simulieren. Des Weiteren sollen Prozessvarianten untersucht werden.
Lösung
CADFEM erstellte mit ANSYS Mechanical ein FEM-Modell für den Sektor mit dem Anfangs- und Endbereich der Naht. Anschließend erfolgte eine transiente Temperaturfeldberechnung und eine mechanische Spannungsanalyse mit plastischem Materialverhalten.
Kundennutzen
Der Anwender erhielt Erläuterungen, um Varianten der Schweißprozessführung in Eigenregie untersuchen zu können.
Am Triebwerk der Ariane 5 Rakete ist eine Verbindung des Düsenmantels zu schweißen. Die Naht verbindet galvanisiertes Nickel mit Incoloy mittels einer Elektronenstrahl-Naht. Die Naht ist radial umlaufend. Anfangs- und Endbereiche der Naht überschneiden sich. In diesem Überschneidungsbereich sind metallurgische Eigenschaften zu berechnen und die Durchschweißung der Wurzel zu simulieren. Außerdem sollen Prozessvarianten untersucht werden.
Das FEM-Modell wurde für den Sektor mit dem Anfangs- und Endbereich der Naht erstellt. Als erster Berechnungsschritt wurde eine transiente Temperaturfeldberechnung durchgeführt, wobei der Elektronenstrahl durch eine Ersatzwärmequelle abgebildet wurde. Daran anschließend wurde eine mechanische Spannungsanalyse mit plastischem Materialverhalten berechnet. Am Schweißspalt wurde die Verbindung der Naht-ufer über eine temperaturabhängige Verbindung idealisiert.
