TY - THES

T1 - Modell zur Simulation der Lebensdauervorhersage bei Druckwasserstoffangriff

AU - Golestaneh, Pouyan

N1 - gesperrt bis 02-12-2025

PY - 2020

Y1 - 2020

N2 - Wasserstoff bietet eine umweltschonende Energie und ist von zunehmender Bedeutung in vielen Branchen, besonders in der Energie- und in der Automobilindustrie. Wasserstoff kann aufgrund seiner geringen Größe zumindest in atomarer Form durch die meisten Werkstoffe diffundieren. Bei Stählen kann gelöster atomarer Wasserstoff zur Versprödung führen. Der Zeitpunkt eines spröden Materialversagens kann dabei nicht vorausgesagt werden. Hier setzt die vorliegende Arbeit an, um mittels numerischer Finite-Elemente-Simulation, Aussagen über Aufnahme und Abbau von Wasserstoff in Stählen zu erhalten. Wenn die kritische Wasserstoffkonzentration eines Werkstoffs bekannt ist, kann über Simulation bei bekannten Beladungsbedingungen und Struktur des Stahls (Fallenverteilung) eine quantitative Aussage über das Versprödungsverhalten im Hinblick auf die Konzentration von Wasserstoff und den Zeitpunkt der Versprödung getroffen werden. Es wurde ein numerisches Modell nach einem von Fischer und Svoboda verbesserten Oriani-Ansatz in Abaqus implementiert und mittels Bestimmung der Anfangs- und Randbedingungen ein mathematisches Modell für Wasserstofffluss und -verteilung im Bauteil erzeugt. Das Modell bietet eine Möglichkeit die Wasserstoffverteilung im Bauteil bei verschiedenen Beladungsbedingungen (Temperatur und Wasserstoff-Partialdruck) abzuschätzen. Dadurch können auch experimentell schwierig zugängliche Bedingungen bis zu 600°C und Wasserstoff-Partialdrücke bis zu 1000 bar auf ihre Wirkung für die Wasserstoffaufnahme untersucht und interpretiert werden.

AB - Wasserstoff bietet eine umweltschonende Energie und ist von zunehmender Bedeutung in vielen Branchen, besonders in der Energie- und in der Automobilindustrie. Wasserstoff kann aufgrund seiner geringen Größe zumindest in atomarer Form durch die meisten Werkstoffe diffundieren. Bei Stählen kann gelöster atomarer Wasserstoff zur Versprödung führen. Der Zeitpunkt eines spröden Materialversagens kann dabei nicht vorausgesagt werden. Hier setzt die vorliegende Arbeit an, um mittels numerischer Finite-Elemente-Simulation, Aussagen über Aufnahme und Abbau von Wasserstoff in Stählen zu erhalten. Wenn die kritische Wasserstoffkonzentration eines Werkstoffs bekannt ist, kann über Simulation bei bekannten Beladungsbedingungen und Struktur des Stahls (Fallenverteilung) eine quantitative Aussage über das Versprödungsverhalten im Hinblick auf die Konzentration von Wasserstoff und den Zeitpunkt der Versprödung getroffen werden. Es wurde ein numerisches Modell nach einem von Fischer und Svoboda verbesserten Oriani-Ansatz in Abaqus implementiert und mittels Bestimmung der Anfangs- und Randbedingungen ein mathematisches Modell für Wasserstofffluss und -verteilung im Bauteil erzeugt. Das Modell bietet eine Möglichkeit die Wasserstoffverteilung im Bauteil bei verschiedenen Beladungsbedingungen (Temperatur und Wasserstoff-Partialdruck) abzuschätzen. Dadurch können auch experimentell schwierig zugängliche Bedingungen bis zu 600°C und Wasserstoff-Partialdrücke bis zu 1000 bar auf ihre Wirkung für die Wasserstoffaufnahme untersucht und interpretiert werden.

KW - Druckwasserstoff

KW - Wasserstoffversprödung

KW - Finite-Elemente-Modell

KW - Lebensdauervorhersage

KW - Fallen für Wasserstoff

KW - pressure hydrogen

KW - hydrogen embrittlement

KW - finite element model

KW - life cycle prediction

KW - trapping of hydrogen

M3 - Masterarbeit

ER -