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2020 | Buch

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Simulation der Dauerfestigkeit einer autofrettierten Kraftstoffverteilerleiste

verfasst von: Sebastian Rogowski

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Buchreihe : AutoUni – Schriftenreihe

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

Inhaltsverzeichnis
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Über dieses Buch

Im Common-Rail-Einspritzsystem bei Verbrennungsmotoren wird die Kraftstoffverteilerleiste durch pulsierenden Innendruck mit über 2000 bar beansprucht. Damit das Rail dauerfest ist, wird es autofrettiert. Sebastian Rogowski entwickelt mit Computersimulationen eine Prognosemethode für die Dauerfestigkeit des Rails. Dafür simuliert er ein Spannungsintensitätenfeld unter Berücksichtigung von Druckeigenspannungen und Innendruckbelastung. Der Autor kann so also Rissstoppkonturen in komplexen Bauteilen mit Eigenspannungen vorhersagen.

Der Autor:

Sebastian Rogowski ist Simulationsingenieur mit den Schwerpunkten statische FEM, Rissbildung und Materialmodellierung bei einem deutschen Automobilkonzern. Er hat berufsbegleitend an der Technischen Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig promoviert.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel 1. Einleitung
Zusammenfassung
In modernen Verbrennungsmotoren kommt das Common-Rail (Kraftstoffverteilerleiste) Einspritzsystem zur Anwendung. Dabei steht durch den Einsatz dieses Systems der Einspritzdruck für die einzelnen Einspritzvorgänge in den Brennraum des Motors getrennt von der Erzeugung des Druckes zur Verfügung. Hierbei dient das Rail als Druckspeicher für den Kraftstoff. Damit wird durch sehr hohe Einspritzdrücke eine effizientere Kraftstoffverbrennung möglich.
Sebastian Rogowski
Kapitel 2. Theoretische Grundlagen
Zusammenfassung
In dieser Arbeit wird mit einem FEM-Modell plastische Verformung berechnet. Dementsprechend ist für die Berechnung des Autofrettageprozesses der Kraftstoffverteilerleiste eine Formulierung des Spannungs-Dehnungs-Verhaltens im Rahmen der kontinuumsmechanischen Plastizitätstheorie notwendig. Diese Formulierung wird in Form eines Verfestigungsmodells durchgeführt.
Sebastian Rogowski
Kapitel 3. Stand der Technik
Zusammenfassung
Seit Anfang der 1920er Jahre werden Einspritzsysteme für Dieselmotoren, im NKW und PKW Bereich, entwickelt. Die erste Diesel-Einspritzpumpe wurde 1936 in einem PKW in Serie eingesetzt [REI12]. Die Verbrennung des Kraftstoffs im Dieselmotor lässt sich damit gezielt steuern und dadurch wird positiv Einfluss auf die Effizienz des Motors genommen.
Sebastian Rogowski
Kapitel 4. Experimentelle Untersuchungen für die FEM-Berechnungen
Zusammenfassung
Dieses Kapitel behandelt die Charakterisierung des untersuchten Versuchswerkstoffs. Hierzu zählen die chemische Zusammensetzung, die statischen Werkstoffkennwerte, der Wärmebehandlungszustand und metallographische Untersuchungen. Danach wird die Herstellung von Proben für verschiedene Versuche erklärt.
Sebastian Rogowski
Kapitel 5. FEM-Berechnungen
Zusammenfassung
Die FEM-Berechnungen in dieser Arbeit wurden mit dem Ziel durchgeführt, eine Vorhersage über die Dauerfestigkeit der Kraftstoffverteilerleiste zu generieren. Dazu wurde eine neue Methode entwickelt, mit der es möglich ist ein Spannungsintensitäten-Feld unter der Berücksichtigung von Druckeigenspannungen für die Vorhersage zu nutzen. Mithilfe dieses Feldes wird eine Rissfront nahe der Bohrungsverschneidung ermittelt.
Sebastian Rogowski
Kapitel 6. Zusammenfassung und Ausblick
Zusammenfassung
Bei der Entwicklung von autofrettierten Kraftstoffverteilerleisten aus Stahl sind diverse Phänomene zu berücksichtigen. Zum einen muss das Materialverhalten während der Autofrettage in der FEM-Simulation ausreichend gut abgebildet werden. Zum anderen muss auch nach diesem Herstellprozess das komplexe Phänomen des Rissstopps nachgewiesen und im Simulationsmodell abgebildet werden.
Sebastian Rogowski
Backmatter
Metadaten
Titel
Simulation der Dauerfestigkeit einer autofrettierten Kraftstoffverteilerleiste
verfasst von
Sebastian Rogowski
Copyright-Jahr
2020
Electronic ISBN
978-3-658-29482-3
Print ISBN
978-3-658-29481-6
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-29482-3

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