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Analyse der Schweißnaht am Triebwerk der Ariane 5

Nickel/Incoloy Schweißnahtanalyse an Raketentriebwerk mit ANSYS

Branche: Luft- und RaumfahrtFachgebiet: Strukturmechanik

Am 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.

Projektdetails

Aufgabe

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.


Nutzen für den Kunden

Für den Anwender wurden Erläuterungen erstellt, damit Varianten der Schweißprozessführung in Eigenregie untersucht werden können.


Lösung

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.


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