PRECISE

Verschleißfähige Beschichtungen in den Axialverdichtern von Turbomaschinen sind dafür ausgelegt, den Spalt zwischen der Rotorspitze und dem Stator zu minimieren, ohne den Rotor (Turbinenschaufel) zu beschädigen. Dies führt zu verbesserten Wirkungsgraden der Axialverdichtern, allerdings bei Betriebsspitzen treten intermittierende Reibungs- und Eindringereignisse auf. Das thermomechanische Verhalten dieser abreibbaren Dichtungsmaterialien spielt eine zentrale Rolle für den Verschleiß der Beschichtung. Dies wird mit effizienten Modellierungsansätzen untersucht, wobei die Rolle der heterogenen Mikrostruktur berücksichtigt wird. Im Rahmen dieses Projekts wird zunächst ein makroskopisches Finite-Elemente-Modell (FEA) entwickelt. Unter Verwendung der Ergebnisse dieses Komponentenmodells wird ein mikrothermomechanisches FE-Modell entwickelt, um eine Schadensanalyse durchzuführen. Die Schädigung auf der Mikroskala wird auf einer Modellierung von Phasenfeldern basieren, bei der Risse kontinuierlich mit einer Feldvariablen (Rissphasenfeld) dargestellt werden. Diese Modellierungsansätze erfassen unterschiedliche Skalen und werden verglichen und möglicherweise koppelt/kombiniert, um einen neuartigen Simulationsablauf für die Vorhersage des Verschleißes dieser Beschichtungen mit der höchstmöglichen Genauigkeit bei akzeptablen Rechenkosten zu schaffen.

Zielsetzung:

• Untersuchung der Verschleißmechanik von abriebfesten Beschichtungen, um deren Verständnis durch rechnerische Simulationen und Experimente zu verbessern.

• Vorhersage des Schädigungsverhaltens von abriebfesten Beschichtungen bei unterschiedlichen betrieblichen und phasenspezifischen Materialparametern.