Računalo simulira toplinski stres

Proces simulacije olakšava ispitivanje materijala u proizvodnji automobila

Materijal s visokom temperaturom ispituje se u laboratoriju. Mora izdržati temperature do 1.000 Celzijevih stupnjeva. © Fraunhofer-Gesellschaft
čitati naglas

Sastavni dijelovi vozila moraju izdržati kolebanje topline i temperature. Do sada su, međutim, odgovarajući testovi materijala bili jako skupi. Sada su znanstvenici razvili metodu simulacije koja može predvidjeti kada i gdje teško opterećene komponente motora otkazuju u rekordnom vremenu. Tako proizvođači automobila mogu značajno skratiti razvoj novih komponenti motora.

Prilično vruće! Na 1.050 stupnjeva Celzijusovih, odzvanja pare od automobila. Za komponente motora to znači ogromna opterećenja, jer se u vrućini izuzetno šire. Ako se smrzava, materijal se ugovara. Nema pitanja: Takve temperaturne fluktuacije dugoročno uvećavaju materijal. Proizvođači stoga testiraju posebno opterećene komponente u ispitnom stolu tijekom razvoja vozila.

Ali takva su istraživanja naporna: prototipi komponenata moraju se izrađivati ​​i modificirati u dugotrajnom postupku suđenja i pogrešaka, dok konačno ne postoji pouzdana komponenta bez slabe točke. Za svaki novi materijal, proizvođači moraju proći takve pretrage.

Bolja ispitivanja za jako opterećene ispušne komponente

Za neke proizvođače i dobavljače automobila, međutim, dugotrajni testovi komponenata sada su prošlost. Zahvaljujući procesu simulacije razvijenom u Fraunhofer Institutu za mehaniku materijala IWM u Freiburgu, tvrtke mogu značajno smanjiti vrijeme razvoja ispušnih razdjelnika. Ispušni razvodnici sakupljaju vruće izduvne plinove iz motora i prenose ih u katalitički pretvarač. Oni su izloženi posebno visokim temperaturama i stoga su posebno pod stresom.

S novom metodom simulacije, istraživači izračunavaju mjesta na kojima komponenta postaje meka i ne radi nakon određenog broja ciklusa grijanja i hlađenja. Proizvođač je tako u mogućnosti optimizirati geometriju radnog predmeta koji je već na računalu i značajno smanjiti broj stvarnih testnih ciklusa. prikaz

Kombinacija podataka ispitivanja i simulacije

Freiburger pomno pogleda materijal. Najprije materijal laboratorijski provjeravaju, zagrijavaju, istiskuju i povlače metal te pod mikroskopom više puta provjeravaju kada i gdje nastaju najfiniji pukotine. Istraživači potom to znanje ubacuju u svoj simulacijski softver. Proizvođač automobila sada može izračunati za svaku novu geometriju dijela, kako se materijal ponaša i kada neće propasti.

"Naravno, naši simulacijski modeli mogu se primijeniti na najrazličitije materijale i koristiti se u drugim industrijama", kaže dr. Med. Thomas Seifert, voditelj projekata u IWM-u. U projektu suradnje s RWE Power-om i Thyssen-Krupp-om, Seifert i njegovi kolege trenutno istražuju niklene legure otporne na toplinu za novu generaciju elektrana. Dizajnirani su tako da rade na vrlo visokim temperaturama i postižu veću učinkovitost od današnjih postrojenja.

(Fraunhofer-Gesellschaft, 06.08.2008. - NPO)