Die Bauteilentwicklung geht bei uns stets mit der Überprüfung der mechanischen Integrität des Lösungskonzepts einher. Hierfür wenden unsere Berechnungsingenieure anwendungsspezifisch eine Vielzahl von analytischen oder numerischen Methoden an, um nach internationalen Standards (DIN EN, ADME, FKM, etc.) umfangreiche Kriterien wie bspw. Dichtheit, Verformung, Bauteilfestigkeit, Stabilität, Dauerfestigkeit, Lebensdauer, Eigenfrequenzen und Antwortspektrum zu bewerten. Aufgrund unseres ursprünglichen Anwendungsschwerpunkts im Turbinen- und Motorenbau verfügen wir über sehr gute Kenntnisse bei Hochtemperaturanwendungen.

Neben den klassischen strukturmechanischen Untersuchungen profitieren unsere Kunden auch von unseren Erfahrungen im Bereich Methodenentwicklung, Softwareengineering, Schadensanalyse sowie Mehrkörper- und Strömungssimulation.

Mit der nachfolgenden Übersicht soll Ihnen einen Einblick in unsere Projektreferenzen geben.
  • Entwicklung anforderungsspezifischer Simulations-Methoden nach Kundenzielvorgabe, Ausarbeitung von Methodenleitfäden (z.B. FEM-Methode zur Lebensdauerbewertung heißgehender Turbinenbauteile, MKS-Methode zur Bewertung von Prüfaufbauten)
  • Modellierung von Werkstoffgesetzen für FEM-Anwendungen (z.B. elastoplastisches Materialverhalten, Kriechen)
  • Software-Engineering zur Implementierung von Berechnungs- und Auslegungstools im Kundenauftrag (z.B. Dampfturbinen-Servicetool zur Analyse des thermischen Kreislaufs und der mechanischen Integrität der Turbinenbeschaufelung)
  • Thermodynamische Kreislaufrechnung und Maschinenauslegung für Dampfturbinen-, Gasturbinen- und Combined-Cycle-Anlagen
  • Mechanische Vorauslegung von Turbinenschaufeln auf Basis intern entwickelter Analytik Tools
  • Schadensanalyse an Bauteilen
  • Konstruktionsbegleitende Berechnung zur Festigkeitsverifikation und Bauteiloptimierung (z.B. Struktur- oder Topologieoptimierung)
  • Analyse von Hoch- und Niedertemperatur-Verschraubung zur Bewertung von Schraubenfestigkeit und Flanschdichtheit
  • Lineare und Nichtlineare Strukturanalyse: Berücksichtigung geometrischer Nichtlinearitäten bei großen Deformationen, Kontaktmechanik mit lineare und nichtlineare Kontakten, nichtlineare Dehnungsmaße (elastisches und elastoplastische Werkstoffverhalten)
  • Betriebs- bzw. Dauerfestigkeitsnachweise
  • Schwingungsanalyse für freie und erzwungene Schwingungen (Modalanalyse, harmonische Analyse)
  • Schwingungsanalyse von Turbinenschaufeln für freistehende Schaufeln und gekoppelte Systeme
  • Rotordynamik Wellenstrang
  • Isotherme mechanische Ermüdung (LCF- und HCF-Schädigung)
  • Thermo-mechanische Ermüdung (TMF) (z.B. Turboladergehäuse, Schadensanalyse HD-Turbinengehäuse)
  • Kriechermüdung (z.B. Langzeitverformungsverhalten Abgaskrümmern, Restlebensdauerermittlung für HD-Ventilgehäuse)
  • Reibermüdung (z.B. Schadensanalyse Turbinenendschaufel mit Reibverschleiß)
  • Lebensdaueranalyse kalt- und heißgehender Bauteile (z.B. Restlebensdauerermittlung für HD-Ventilgehäuse mit Betriebszeit > 200.000h)
  • Stationäre und instationäre Temperaturfeldberechnungen (z.B. Zylinderkopftemperatur auf Basis einer CFD-Verbrennungssimulation)
  • Fluid-Struktur-Interaktion (FSI) mit Ein-Wege- und Zwei-Wege-Kopplung
  • Stationäre und instationäre Strömungsmechanik (z.B. Rohrleitungs- oder Gehäuseströmungen)
  • 3D-CFD Strömungsanalyse von Turbomaschinen zur Untersuchung und Optimierung von Schaufelblattprofilen
  • Simulation von freier Konvektionsströmung (z.B. Ermittlung der thermischen Belastung elektronischer Komponenten)
  • Untersuchung von Bauteilschäden anhand einer 2-phasigen Kavitations-Simulation (z.B. Kavitationsschädigung bei Kreiselpumpe)
  • Kinematische Analyse von Mehrkomponentensystemen zur Bewegungs- und Wechselwirkungsanalyse einzelner Bauteile (z.B. Simulation von Montageprozessen)
  • Bewertung und Optimierung von Prüfkonzepten
  • Ermittlung von realen Steifigkeits- und Dämpfungseigenschaften von Bauteilen und Füge- oder Kontaktstellen (erfordert Validierung von Simulationsmodellen durch Abgleich mit experimenteller Modalanalyse)
  • Ermittlung von Schnittlasten an dynamisch belasteten Systemen für nachgeschaltete Strukturanalyse
A review of the mechanical integrity of the solution concept is incorporated in the component development stage. In order to be able to evaluate extensive criteria such as tightness, deformation, component strength, stability, fatigue strength, lifespan, natural frequencies and response spectrum according to international standards (DIN EN, ADME, FKM, etc.), our calculation engineers rely upon a variety of analytical and numerical methods. Because of our initial application focus in turbine and engine technology, we offer profound knowledge in high temperature applications.

Apart from the classical structural mechanism analysis our customers also benefit from experience in method development, software engineering, failure analysis as well as multi-body and fluid simulations.

The following overview represents an insight into our project references.
  • Development of requirement specific simulation methods according to customer requirements, drafting of methods manuals (e.g. FEM methods for lifespan assessments of high temperature turbine components, multibody methods for the evaluation of test stands)
  • Modeling of material laws for FEM applications (e.g. elastoplastic material behavior, creep)
  • Software engineering for the implementation of technical calculation and design tools on customers' requests (e.g. steam turbine service tool for analyzing the thermal cycle and the mechanical integrity of turbine blades)
  • Technical calculation of thermodynamic cycles and machine design for steam turbines, gas turbines and combined cycle systems
  • Mechanical preliminary design of turbine blades based on internally developed analytical tools
  • Failure analysis of components
  • Concurrent engineering design and technical calculation for strength verification and optimization of components (e.g. structural or topology optimization)
  • Analysis of high and low temperature bolting for the assessment of bolting strength and flange impermeability
  • Linear and nonlinear structural analysis: consideration of geometric nonlinearities in case of large deformations, contact mechanics with linear and nonlinear contact, nonlinear strain measures (elastic and elastoplastic material behavior)
  • Operational and fatigue strength verification
  • Vibration analysis for free and forced vibrations (modal and harmonic analysis)
  • Vibration analysis of turbine blades for free standing and coupled blades
  • Rotor dynamics of the shaft
  • Isothermal mechanical fatigue (LCF and HCF damage)
  • Thermo-mechanical fatigue (TMF) (e.g. turbocharger housing, damage analysis HP turbine housing)
  • Creep relaxation (e.g. long-term deformation behavior of exhaust manifolds, remaining lifespan determination for HP valve housing)
  • Fretting fatigue (e.g. failure analysis turbine blades with fretting)
  • Lifespan analysis cold and hot components (e.g. remaining lifespan determination for HP valve housing with operating time > 200.000 h
  • Steady and unsteady state temperature field calculations (e.g. temperature at the cylinder head based on a CFD combustion simulation)
  • Fluid structure interaction (FSI) with one-way and two-way coupling
  • Steady and unsteady state fluid mechanics (e.g. pipe or casing flows)
  • 3D CFD analysis of turbomachinery for the investigation and optimization of turbine blade profiles
  • Simulation of free convection (e.g. determination of the thermal load of electronic components)
  • Examination of damage based on a 2-phase cavitation simulation (e.g. cavitation damage in centrifugal pump)
  • Kinematic analysis of multicomponent systems for motion and interaction analysis of individual components (e.g. simulation of assembly processes)
  • Evaluation and optimization of test concepts
  • Identification of real stiffness and damping properties of components and joining or contact points (requires validation of simulation models through comparison with experimental modal analysis)
  • Determination of average loads on dynamically loaded systems for a subsequent structural analysis
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