Zeitschrift für angewandten Maschinenbau

Abstrakt

Optimierung des Autofrettage-Reautofgrettage-Anteils und der Schrumpfpassungskombination für optimale Ermüdungslebensdauer in mehrschichtigen Druckbehältern

Niranjan Kumar

Angesichts des steigenden Materialbedarfs für die Produktion ist es erforderlich, ein Objekt so zu konstruieren, dass bei gleichen Arbeitsbedingungen der Materialverbrauch reduziert oder bei gleichem Materialverbrauch die Tragfähigkeit verbessert werden kann. In diesem Dokument wurde ein Druckbehälter so konstruiert, dass er bei gleichem Materialverbrauch einem hohen Innendruck standhält. Zu diesem Zweck wird ein mehrschichtiger Druckbehälter durch Schrumpfpassung des Behälters konstruiert, der in sich eine durch Vorautofrettage und anschließende Autofrettage der Baugruppe verursachte Restspannung aufweist. Mit zunehmender Anzahl der Schichten erhöht sich somit auch die Anzahl der Montagemöglichkeiten, und diese Analyse ist daher auf dreischichtige Druckbehälter beschränkt. In diesem Dokument werden mögliche Montagemöglichkeiten des dreischichtigen Behälters für unterschiedliche Prozentsätze an Autofrettage oder Reautofrettage sowie radiale Interferenzen für die Schrumpfpassung erörtert. Unter Berücksichtigung dieser Parameter als Konstruktionsparameter und der Maximierung der Lebensdauer als Zielfunktion wird die Optimierung mithilfe eines genetischen Algorithmus durchgeführt . Um den optimalen Wert der Konstruktionsvariablen zu ermitteln, wird die Spannungsverteilung für den montierten Druckbehälter bei Konstruktionsdruck untersucht. Es wird beobachtet, dass die Ermüdungslebensdauer in jedem Fall unterschiedlich ist und es nur geringe Abweichungen bei den maximalen und minimalen Umfangsspannungen gibt.