Dissertationen - Anna Wahren
Anna Wahren
Entwicklung von Berechnungsmethoden zur Bestimmung der Lebensdauer von Konstruktionen, die mit aggressiven Medien in Wechselwirkung stehen
Betreuer: Prof. Dr-Ing.habil. H. Altenbach
Verteidigung am 24.02.2000, Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluß von aggressiven Medien auf die Festigkeit und Lebensdauer von Bauteilen untersucht. Der Korrosionseinfluß auf den Spannungszustand in Konstruktionen wird durch ein allgemeines gekoppeltes Gleichungsystem dargestellt. Dieses System basiert auf den Lösungen der allgemeinen nichtstationären Reaktions-Diffusionsgleichungen unter Berücksichtigung der Reaktionskinetik und den Gleichungen der Kontinuumsmechanik. Es wird Volumendiffusion betrachtet, für den Teilchenstrom gilt das Ficksche Gesetz. Die Modelle wurden für Metalle entwickelt.
Es wurden geschlossene Differentialgleichungssysteme, die sowohl die Korrosionsvorgänge als auch das Kriechen und die geometrische Nichtlinearität berücksichtigen, für Rotationsschalen formuliert. Die Arbeit ist auf die gleichmäßige Korrosion beschränkt. Im Fall des gleichmäßigen Abtrags wurde die Abhängigkeit der Korrosionsprozesse vom Spannungszustand berücksichtigt.
Für die Lösung der Anfangs-Randwertaufgabe wurde eine Potenzreihenentwicklung der gesuchten Funktionen verwendet und zur Lösung der Diffusions- und Reaktions-Diffusionsgleichungen in einer dünnen Rotationsschale und einem dickwandigen Rohr modifiziert. Zahlreiche numerische Beispiele, die die Diffusionsprozesse, die Ausbreitung der Oxidschicht und die Veränderungen der geometrischen Abmessungen berücksichtigen, wurden berechnet und der Korrosionseinfluß auf den Spannungszustand und die Festigkeit analysiert. Die Analyse zeigt, daß einwirkende aggressive Medien eine signifikante Änderung der Festigkeit von Konstruktionen verursachen, so daß bei den mechanischen Berechnungen die Korrosionsprozesse nicht vernachlässigt werden dürfen.