Im Zuge eines Weiterentwicklungsprogramms der Weltraumrakete ARIANE 5 werden die Boostergehäuse, die aus den hochfesten niedriglegierten Stahl 48 CrMoNiV 4 10 (D6AC) bestehen, so modifiziert, daß pro Booster 6 der Scherbolzenverbindungen durch Schweißnähte ersetzt werden. In Vorversuchen stellte sich das Elektronenstrahlschweißen als das aussichtsreichste Verfahren zum Erreichen der Entwicklungsziele dar. Die Berücksichtigung aller Aspekte der Schadenstoleranz ist ein zentraler Punkt des Strukturnachweises. Im Fall der Schweißverbindungen mußten die typischen Eigenschaften von Schweißgut wie komplexe Mikrostrukturzonen mit entsprechenden Heterogenitäten der Werkstoffeigenschaften, typische Fehler, Eigenspannungen oder Streuung von Kennwerten entsprechend untersucht und berücksichtigt werden. Das Ziel dieser Untersuchungen ist es, Akzeptanzkriterien für die zerstörungsfreie Untersuchung der Segmente zu definieren und den Nachweis zu erbringen, daß alle möglichen akzeptablen Fehler im Laufe des dimensionierenden Lebens der Struktur nicht zum Versagen führen können. Zusammenfassend werden folgende zu beachtende Punkte genannt: 1. Die genaue Kenntnis der Gefügezonen und ihrer mechanischen und bruchmechanischen Kennwerte ist erforderlich. 2. Erst die begleitende Untersuchung mit Hilfe numerischer Simulationen ergänzt die experimentellen Versuche zu einer endgültigen Auswahl des Versagensmodells bzw. einer analytischen Methode zur Versagensvorhersage. 3. Das Versagenskonzept SINTAP hat sich im Laufe des Programms als robuste Methode erwiesen. Die Genauigkeit der Vorhersage hängt allerdings stark von den gewählten Kennwerten ab und damit von den begleitenden experimentellen und numerischen Untersuchungen. 4. Der Aufwand dieser Untersuchungen ist gerechtfertigt, da eine grobe Untersuchung nur auf Basis integraler Proben einige wirklich kritische Fehler nicht aufgedeckt hätte. Die erarbeiteten Methoden konnten erfolgreich mit Bauteilversuchen verifiziert werden.
Die Schadenstoleranzauslegung der Schweißverbindungen am ARIANE 5 Booster
2002
20 Seiten, 22 Bilder, 4 Tabellen, 11 Quellen
Conference paper
German
Weltraumrakete , hochfester niedrig legierter Stahl , Schweißverbindung , Strukturanalyse , Schadenanalyse , Schädigungsmechanismus , Schweißgut , Materialeigenschaft , Kennwert , Bruchmechanik , zerstörungsfreie Prüfung , numerische Simulation , experimentelle Untersuchung , Systemzuverlässigkeit , Elektronenstrahlschweißen
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