Skip to main content

2016 | OriginalPaper | Buchkapitel

2. Prozeduren für die hydraulische Stichprobenprüfung

verfasst von : Dr.-Ing. Georg W. Mair

Erschienen in: Sicherheitsbewertung von Composite-Druckgasbehältern

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Zusammenfassung

Als zentral sicherheitsrelevante Eigenschaften werden gegenwärtig insbesondere die statische Festigkeit im Sinne einer Berstprüfung und die Betriebsfestigkeit im Sinne der Lastwechselprüfung angesehen. Diese werden nach derzeitigem Stand der Normung an einzelnen Prüfmustern im Sinne einer Nachweisprüfung ermittelt.
Wie nachfolgend ausgeführt, streuen Festigkeitseigenschaften von Bauteil zu Bauteil und von Werkstoffprobe zu Werkstoffprobe. Damit wird es unverzichtbar, das jeweilige Festigkeitsmerkmal anhand von mehreren Prüfmustern statistisch zu quantifizieren und zu bewerten. Für die statistischer Ermittlung von Festigkeitseigenschaften gibt es zentrale Aspekte, die im Folgenden diskutiert werden sollen. Zum einen wird im Unterkapitel Abschn. 2.1 erläutert, warum die Reproduzierbarkeit von Prüfungen wesentlich ist und nach welchen Aspekten diese in der Lastwechselprüfung erhöht werden kann. Zum anderen wird in den darauf folgenden Unterkapiteln Abschn. 2.2 bis Abschn. 2.4 der Frage des geeigneten Prüfverfahrens nachgegangen. Führt die Lastwechselprüfung nicht zu den angestrebten Erkenntnissen, ist die Zeitstandsprüfung als Alternative zu diskutieren. In diesem Kontext wird wiederum die langsame Berstprüfung als Ersatz für die Zeitstandsprüfung Stück für Stück erarbeitet (Abschn. 2.2), beschrieben (2.3) und erste Erfahrungen dargestellt (2.4).

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Fußnoten
1
Angabe der Grenze der Eigenabweichung (Genauigkeit) in % vom Messbereich.
 
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Mair GW, Duffner E, Lau M, Szczepaniak M (2010) Beitrag zur Verbesserung der Reproduzierbarkeit von hydraulischen Lastwechsel-prüfungen an Composite-Druckbehältern. Teil II. Tech Überwachung (TÜ) 51(1):33–36 Mair GW, Duffner E, Lau M, Szczepaniak M (2010) Beitrag zur Verbesserung der Reproduzierbarkeit von hydraulischen Lastwechsel-prüfungen an Composite-Druckbehältern. Teil II. Tech Überwachung (TÜ) 51(1):33–36
2.
Zurück zum Zitat Mair GW, Duffner E, Lau M, Szczepaniak M (2009) Beitrag zur Verbesserung der Reproduzierbarkeit von hydraulischen Lastwechsel-prüfungen an Composite-Druckbehältern: Teil I. Tech Überwachung (TÜ) 50(11/12):33–39 Mair GW, Duffner E, Lau M, Szczepaniak M (2009) Beitrag zur Verbesserung der Reproduzierbarkeit von hydraulischen Lastwechsel-prüfungen an Composite-Druckbehältern: Teil I. Tech Überwachung (TÜ) 50(11/12):33–39
3.
Zurück zum Zitat Hydrogen Storage Systems for Automotive Application (STORHY) Project No.: 502667; integrated project thematic priority 6: sustainable development, global change and ecosystems Hydrogen Storage Systems for Automotive Application (STORHY) Project No.: 502667; integrated project thematic priority 6: sustainable development, global change and ecosystems
4.
Zurück zum Zitat ISO 11439 (2000) Gas cylinders – high pressure cylinders for the on-board storage of natural gas as a fuel for automotive vehicles. Geneva (CH) ISO 11439 (2000) Gas cylinders – high pressure cylinders for the on-board storage of natural gas as a fuel for automotive vehicles. Geneva (CH)
5.
Zurück zum Zitat Proposal for a new Regulation on hydrogen and fuel cell vehicles (HFCV) (2014) ECE/TRANS/WP.29/2014/78. Geneva Proposal for a new Regulation on hydrogen and fuel cell vehicles (HFCV) (2014) ECE/TRANS/WP.29/2014/78. Geneva
6.
Zurück zum Zitat GTR (2012) Revised draft global technical regulation on hydrogen and fuel cell vehicles. ECE/TRANS/WP.29/GRSP/2012/23. Geneva GTR (2012) Revised draft global technical regulation on hydrogen and fuel cell vehicles. ECE/TRANS/WP.29/GRSP/2012/23. Geneva
7.
Zurück zum Zitat Forschungskuratorium Maschinenbau FKM-Richtlinie (2003) „Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile“. VDMA-Verlag, Frankfurt a. M. Forschungskuratorium Maschinenbau FKM-Richtlinie (2003) „Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile“. VDMA-Verlag, Frankfurt a. M.
8.
Zurück zum Zitat Mair GW (2006) „Prüfvorrichtung zur Durchführung zyklischer hydraulischer Belastungsversuche in einem Extremtemperaturintervall an Druckbehältern aus Verbundwerkstoff“. EP2007011830420071011 Mair GW (2006) „Prüfvorrichtung zur Durchführung zyklischer hydraulischer Belastungsversuche in einem Extremtemperaturintervall an Druckbehältern aus Verbundwerkstoff“. EP2007011830420071011
9.
Zurück zum Zitat Mair GW (2009) Die betriebsbegleitende Prüfung als Methode der Sicherheitsüerwachung und interaktiven Lebensdauerfestlegung an Composite-Druckbehältern. Teil 1. Tech Überwachung (TÜ) 50(7/8):46–49 Mair GW (2009) Die betriebsbegleitende Prüfung als Methode der Sicherheitsüerwachung und interaktiven Lebensdauerfestlegung an Composite-Druckbehältern. Teil 1. Tech Überwachung (TÜ) 50(7/8):46–49
10.
Zurück zum Zitat Mair GW (2006) Der Einfluss unterschiedlicher Klimazonen auf Betriebssicherheit und Lebensdauer von Behältern (Nr. 12). GGT 2006. Storck-Verlag, Hamburg Mair GW (2006) Der Einfluss unterschiedlicher Klimazonen auf Betriebssicherheit und Lebensdauer von Behältern (Nr. 12). GGT 2006. Storck-Verlag, Hamburg
11.
Zurück zum Zitat ISO 11119-2 (2012) Gas cylinders – Refillable composite gas cylinders and tubes – Design, construction and testing – Part 2: Fully wrapped fibre reinforced composite gas cylinders and tubes up to 450 l with load-sharing metal liners. Part 2: Fully wrapped fibre reinforced composite gas cylinders and tubes up to 450 l with load-sharing metal liners. Bd. ISO 11119-2, S. 30. ISO, Geneva (CH) ISO 11119-2 (2012) Gas cylinders – Refillable composite gas cylinders and tubes – Design, construction and testing – Part 2: Fully wrapped fibre reinforced composite gas cylinders and tubes up to 450 l with load-sharing metal liners. Part 2: Fully wrapped fibre reinforced composite gas cylinders and tubes up to 450 l with load-sharing metal liners. Bd. ISO 11119-2, S. 30. ISO, Geneva (CH)
12.
Zurück zum Zitat ISO: ISO 11119-3 (2013) Gas cylinders – Refillable composite gas cylinders and tubes Part 3: Fully wrapped fibre reinforced composite gas cylinders and tubes up to 450L with non-load-sharing metallic or non-metallic liners. Bd. ISO 11119-3. Geneva (CH) ISO: ISO 11119-3 (2013) Gas cylinders – Refillable composite gas cylinders and tubes Part 3: Fully wrapped fibre reinforced composite gas cylinders and tubes up to 450L with non-load-sharing metallic or non-metallic liners. Bd. ISO 11119-3. Geneva (CH)
13.
Zurück zum Zitat CEN: EN 12245 (2012) Transportable gas cylinders – fully wrapped composite cylinders. Bd. DIN EN 12245. European Standard, Brussels CEN: EN 12245 (2012) Transportable gas cylinders – fully wrapped composite cylinders. Bd. DIN EN 12245. European Standard, Brussels
14.
Zurück zum Zitat Mair GW (2009) Die betriebsbegleitende Prüfung als Methode der Sicherheitsüberwachung und interaktiven Lebensdauerfestlegung an Composite-Druckbehältern. Teil 2. Tech Überwachung (TÜ) 50(9):41–45 Mair GW (2009) Die betriebsbegleitende Prüfung als Methode der Sicherheitsüberwachung und interaktiven Lebensdauerfestlegung an Composite-Druckbehältern. Teil 2. Tech Überwachung (TÜ) 50(9):41–45
15.
Zurück zum Zitat Mair GW (2009) Die betriebsbegleitende Prüfung als Methode der Sicherheitsüberwachung und interaktiven Lebensdauerfestlegung an Composite-Druckbehältern. Teil 3. Tech Überwachung (TÜ) 50(10):46–49 Mair GW (2009) Die betriebsbegleitende Prüfung als Methode der Sicherheitsüberwachung und interaktiven Lebensdauerfestlegung an Composite-Druckbehältern. Teil 3. Tech Überwachung (TÜ) 50(10):46–49
16.
Zurück zum Zitat Mair GW, Scherer F, Duffner E (2014) Concept of interactive determination of safe service life for composite cylinders by destructive tests parallel to operation. Int J Press Vessels Piping 120–121:36–46CrossRef Mair GW, Scherer F, Duffner E (2014) Concept of interactive determination of safe service life for composite cylinders by destructive tests parallel to operation. Int J Press Vessels Piping 120–121:36–46CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Robinson EY (1991) Design prediction for long-term stress rupture service of composite pressure vessels Robinson EY (1991) Design prediction for long-term stress rupture service of composite pressure vessels
18.
Zurück zum Zitat Glaser RE, Moore RL, Chiao TT (1983) Life estimation of an S-glass/epoxy composite under sustained tensile loading. Compos Technol Rev 5(1):21–26CrossRef Glaser RE, Moore RL, Chiao TT (1983) Life estimation of an S-glass/epoxy composite under sustained tensile loading. Compos Technol Rev 5(1):21–26CrossRef
19.
Zurück zum Zitat ISO/TC 58/SC 3/WG 17: Rationale. High pressure cylinders for the on-board storage of natural gas as a fuel for automotive vehicles. IISO ISO/TC 58/SC 3/WG 17: Rationale. High pressure cylinders for the on-board storage of natural gas as a fuel for automotive vehicles. IISO
20.
Zurück zum Zitat Newhouse NL, Webster C (2008) Data supporting composite tank standards development for hydrogen infrastructure applications: STP-PT-014. ASME Standards Technology, LLC, New York Newhouse NL, Webster C (2008) Data supporting composite tank standards development for hydrogen infrastructure applications: STP-PT-014. ASME Standards Technology, LLC, New York
21.
Zurück zum Zitat Mair GW, Hoffmann M, Scherer F, Schoppa A, Szczepaniak M (2014) Slow burst testing of samples as a method for quantification of composite cylinder degradation. Int J Hydrogen Energ 39(35):20522–20530. doi:10.1016/j.ijhydene.2014.04.016CrossRef Mair GW, Hoffmann M, Scherer F, Schoppa A, Szczepaniak M (2014) Slow burst testing of samples as a method for quantification of composite cylinder degradation. Int J Hydrogen Energ 39(35):20522–20530. doi:10.1016/j.ijhydene.2014.04.016CrossRef
22.
Zurück zum Zitat Mair GW, Hoffmann M, Schönfelder T (2013) The slow burst test as a method for probabilistic quantification of cylinder degradation. In: Proceeding ICHS 2013. S. ID 102. http://www.ichs2013.com/ Mair GW, Hoffmann M, Schönfelder T (2013) The slow burst test as a method for probabilistic quantification of cylinder degradation. In: Proceeding ICHS 2013. S. ID 102. http://​www.​ichs2013.​com/​
23.
Zurück zum Zitat Mair GW, Duffner E, Schoppa A, Szczepaniak M (2012) Betrachtung von Grenzwerten der Restfestigkeit von Composite-Druckgefäßen: Teil 3: Phänomene der Berstprüfung. Tech Sicherheit (TS) 2(11/12):43–50 Mair GW, Duffner E, Schoppa A, Szczepaniak M (2012) Betrachtung von Grenzwerten der Restfestigkeit von Composite-Druckgefäßen: Teil 3: Phänomene der Berstprüfung. Tech Sicherheit (TS) 2(11/12):43–50
24.
Zurück zum Zitat Harris B (Hrsg) (2003) Fatigue in composites: science and technology of the fatigue response of fibre-reinforced plastics. Woodhead Publishing Limited, Abington Cambridge Harris B (Hrsg) (2003) Fatigue in composites: science and technology of the fatigue response of fibre-reinforced plastics. Woodhead Publishing Limited, Abington Cambridge
25.
Zurück zum Zitat Chou HY, Bunsell AR, Mair GW, Thionnet A (2013) Effect of the loading rate on ultimate strength of composites. Application: pressure vessel slow burst test. Compos Struct 104:144–153. doi:10.1016/j.compstruct.2013.04.003CrossRef Chou HY, Bunsell AR, Mair GW, Thionnet A (2013) Effect of the loading rate on ultimate strength of composites. Application: pressure vessel slow burst test. Compos Struct 104:144–153. doi:10.1016/j.compstruct.2013.04.003CrossRef
26.
Zurück zum Zitat Mair GW, Duffner E, Schoppa A, Szczepaniak M (2011) Aspekte der Restfestigkeitsermittlung von Composite-Druckgefäßen mittels hydraulischer Prüfung. Tech Sicherheit (TS) 1(9):50–55 Mair GW, Duffner E, Schoppa A, Szczepaniak M (2011) Aspekte der Restfestigkeitsermittlung von Composite-Druckgefäßen mittels hydraulischer Prüfung. Tech Sicherheit (TS) 1(9):50–55
27.
Zurück zum Zitat Scott AE, Sinclair I, Spearing SM, Thionet A, Bunsell A (2012) Damage accumulation in a carbon/epoxy composite: comparison between a multiscale model and computed tomography experimental results. Composites (Part A 43):1514–1522 Scott AE, Sinclair I, Spearing SM, Thionet A, Bunsell A (2012) Damage accumulation in a carbon/epoxy composite: comparison between a multiscale model and computed tomography experimental results. Composites (Part A 43):1514–1522
28.
Zurück zum Zitat Schulz M, Gregor C (2009) Assessment of state of residual stress of hybrid pressure vessels. In: ASME (Hrsg) PVP 2009-ASME pressure vessels and piping conference (Proceedings). New York Schulz M, Gregor C (2009) Assessment of state of residual stress of hybrid pressure vessels. In: ASME (Hrsg) PVP 2009-ASME pressure vessels and piping conference (Proceedings). New York
29.
Zurück zum Zitat Schulz M (2014) Ein Beitrag zur Modellierung des Zeitstandverhaltens von Faserverbundwerkstoffen im Hinblick auf die Anwendung an Hochdruckspeichern: a contribution to the modelling of the creep rupture behaviour of carbon fiber reinforced plastics using the example of high pressure accumulators: Diss. Technische Universität Berlin Schulz M (2014) Ein Beitrag zur Modellierung des Zeitstandverhaltens von Faserverbundwerkstoffen im Hinblick auf die Anwendung an Hochdruckspeichern: a contribution to the modelling of the creep rupture behaviour of carbon fiber reinforced plastics using the example of high pressure accumulators: Diss. Technische Universität Berlin
30.
Zurück zum Zitat Hinton MJ, Kaddour AS, Soden PD (2004) Failure criteria in fibre reinforced polymer composites: The World-Wide Failure Exercise. Elsevier, Amersterdam Hinton MJ, Kaddour AS, Soden PD (2004) Failure criteria in fibre reinforced polymer composites: The World-Wide Failure Exercise. Elsevier, Amersterdam
32.
Zurück zum Zitat Mair GW, Pöschko P, Schoppa A (2011) Verfahrensalternative zur wiederkehrenden Prüfung von Composite-Druckgefäßen. Tech Sicherheit (TS) 1(7/8):38–43 Mair GW, Pöschko P, Schoppa A (2011) Verfahrensalternative zur wiederkehrenden Prüfung von Composite-Druckgefäßen. Tech Sicherheit (TS) 1(7/8):38–43
33.
Zurück zum Zitat Bunsell AR (2006) Composite pressure vessels supply an answer to transport problems. Reinf Plast 50:38–41. 0034-3617/06(February) Bunsell AR (2006) Composite pressure vessels supply an answer to transport problems. Reinf Plast 50:38–41. 0034-3617/06(February)
34.
Zurück zum Zitat Blassiau S, Thionnet A, Bunsell AR (2006) Micromechanisms of load transfer in a unidirectional carbon fibre epoxy composite due to fibre failures: part 1: micromechanisms and 3D analysis of load transfer: the elastic case. Compos Struct 74(3):303–318CrossRef Blassiau S, Thionnet A, Bunsell AR (2006) Micromechanisms of load transfer in a unidirectional carbon fibre epoxy composite due to fibre failures: part 1: micromechanisms and 3D analysis of load transfer: the elastic case. Compos Struct 74(3):303–318CrossRef
35.
Zurück zum Zitat Blassiau S, Thionnet A, Bunsell AR (2006) Micromechanisms of load transfer in a unidirectional carbon fibre epoxy composite due to fibre failures: part 2: influence of viscoelastic and plastic matrices on the mechanisms of load transfer. Compos Struct 74(3):319–331CrossRef Blassiau S, Thionnet A, Bunsell AR (2006) Micromechanisms of load transfer in a unidirectional carbon fibre epoxy composite due to fibre failures: part 2: influence of viscoelastic and plastic matrices on the mechanisms of load transfer. Compos Struct 74(3):319–331CrossRef
36.
Zurück zum Zitat Blassiau S, Thionnet A, Bunsell AR (2008) Micromechanisms of load transfer in a unidirectional carbon fibre epoxy composite due to fibre failures: part 3: multiscale reconstruction of composite behaviour. Compos Struct 83(3):312–323CrossRef Blassiau S, Thionnet A, Bunsell AR (2008) Micromechanisms of load transfer in a unidirectional carbon fibre epoxy composite due to fibre failures: part 3: multiscale reconstruction of composite behaviour. Compos Struct 83(3):312–323CrossRef
37.
Zurück zum Zitat Camara S, Bunsell AR, Thionnet A, Allen DH (2011) Determination of lifetime probabilities of carbon fibre composite plates and pressure vessels for hydrogen storage. Int J Hydrogen Energ 36(10):6031–6038CrossRef Camara S, Bunsell AR, Thionnet A, Allen DH (2011) Determination of lifetime probabilities of carbon fibre composite plates and pressure vessels for hydrogen storage. Int J Hydrogen Energ 36(10):6031–6038CrossRef
38.
Zurück zum Zitat Mair GW, Scherer F (2013) Statistic evaluation of sample test results to determine residual strength of composite gas cylinders. MP Mat Testing 55(10):728–736CrossRef Mair GW, Scherer F (2013) Statistic evaluation of sample test results to determine residual strength of composite gas cylinders. MP Mat Testing 55(10):728–736CrossRef
39.
Zurück zum Zitat Mair GW, Pöschko P, Hoffmann M, Schoppa A, Spode M (2012) Betrachtung von Grenzwerten der Restfestigkeit von Composite-Druckgefäßen: Teil 1: Kriterien der hydraulischen Lastwechselprüfung. Tech Sicherheit (TS) 2(7/8):30–38 Mair GW, Pöschko P, Hoffmann M, Schoppa A, Spode M (2012) Betrachtung von Grenzwerten der Restfestigkeit von Composite-Druckgefäßen: Teil 1: Kriterien der hydraulischen Lastwechselprüfung. Tech Sicherheit (TS) 2(7/8):30–38
40.
Zurück zum Zitat Bronshteĭn IN, Semendiï¸ aï¸ev KA, Musiol G, Mühlig H (2015) Handbook of mathematics, 6th Aufl. Springer-Verlag, Berlin Bronshteĭn IN, Semendi︠aï¸ev KA, Musiol G, Mühlig H (2015) Handbook of mathematics, 6th Aufl. Springer-Verlag, Berlin
41.
Zurück zum Zitat Reeder JR (2012) Composite stress rupture: a new reliability model based on strength decay. Langley Research Center, Hampton Reeder JR (2012) Composite stress rupture: a new reliability model based on strength decay. Langley Research Center, Hampton
Metadaten
Titel
Prozeduren für die hydraulische Stichprobenprüfung
verfasst von
Dr.-Ing. Georg W. Mair
Copyright-Jahr
2016
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-48132-5_2

Neuer Inhalt