Forschung

Probabilistic Lifetime Model Comparison – Creep-Fatigue

Kurzdarstellung

Das Anschlussvorhaben hat den Vergleich von probabilistischen akkumulativen Modellen und probabilistischen konstitutiven Modellen zur Bewertung der Lebensdauer von Hochtemperaturkomponenten unter Kriechermüdungsbeanspruchung zum Ziel. Aufgrund der flexiblen Betriebsweise heutiger Anlagen sollen Lebensdauermethoden untersucht werden, welche die flexiblen Betriebsweisen abbilden und darüber hinaus Aussagen zur Zuverlässigkeit und Sensitivitäten treffen können. Hierzu sind ausgewählte konstitutive Materialmodelle zu erweitern, sodass diese die Lastfall- und Materialunsicherheiten in einer Lebensdauerprognose berücksichtigen können. Auf Basis eines Datenpools an bereits durchgeführten Werkstoffuntersuchungen wird ein Konzept für eine (statistisch) robuste Parameterbestimmung dieser konstitutiven Lebensdauermodelle entwickelt und angewendet. Weiterhin werden die zur Bestimmung der Lebensdauer notwendigen Schädigungsevolutionsgleichungen weiterentwickelt und mit den vorhandenen Werkstoffuntersuchungen abgeglichen. Eine große Schwierigkeit in der Bewertung konstitutiver Ergebnisse ist die Unsicherheit in der Lebensdauervorhersage. Daher sind Methoden zur Quantifizierung der Unsicherheit in der Lebensdauerbewertung zu entwickeln und anzuwenden. Für die praxisrelevante Risikobewertung sind Aussagen zur Versagenswahrscheinlichkeit notwendig. Daher sind Methoden zur Bestimmung von Versagenswahrscheinlichkeiten unter Anwendung konstitutiver Modelle zu entwickeln und an praxisrelevanten Bauteilgeometrien zu erproben. Ein bisher großes Hindernis bei dem Einsatz konstitutiver Modelle in der Praxis sind vergleichsweise hohe Berechnungszeiten. Eine deutliche Reduzierung des Berechnungsaufwandes ergibt sich unter Anwendung von Machine-Learning-Algorithmen bei standardisierten praxisnahen Lastfallen. Ein Vergleich des probabilistischen akkumulativen Lebensdauermodells mit dem im Anschlussvorhaben zu entwickelnden probabilistischen konstitutiven Lebensdauerkonzepts in einem Validierungsprozess schließt das Vorhaben ab. Zusammenfassend lassen sich folgende Teilziele formulieren:

• Entwicklung eines probabilistischen konstitutiven Materialmodells
• Verbesserte Modellierung der Schädigungsentwicklung für die Kriechermüdungsinteraktion
• Probabilistische Parameterbestimmung der konstitutiven Modellparameter
• Entwicklung und Vergleich von Methoden zur Bestimmung der Anrisswahrscheinlichkeit
• Entwicklung eines Validierungsprozesses sowie Modellvergleich und Modellvalidierung
• Untersuchung von Methoden zur Optimierung der Fahrweise
• Anwendung von Machine-Learning-Algorithmen für die schnelle und robuste Lebensdauerbewertung