Modellierung von Reibkontakten in Turbinenschaufeln mithilfe dimensionsloser Kennzahlen
Thomas Hoffmann, Jörg Wallaschek
Turbinenschaufeln sind Strukturen, die anfällig gegenüber einer Beschädigung oder Schwächung durch hohe Schwingungsamplituden sind. Es werden Reibstrukturen eingesetzt, die besonders die Resonanzamplituden reduzieren. Zur Berechnung der Reibkontakte werden Kontaktmodelle benötigt, deren Parametrierung bisher kontrovers diskutiert wird. Die Übertragbarkeit der Parameterwerte von Prüfstandmessung zu Turbinenschaufel ist mit Unsicherheiten behaftet.
Mithilfe der Dimensionsanalyse wird ein Verfahren entwickelt, das ein konkretes Skalierungsgesetz zur Lösung des Übertragbarkeitsproblems liefert. Reibhysteresen verhalten sich für unterschiedlichste Betriebspunkte und Kontaktzustände ähnlich zueinander, wenn dieses Skalierungsgesetz berücksichtigt wird. Die Gültigkeit des Gesetzes wird experimentell bestätigt. Auf dieser Basis entsteht ein neuartiges Kontaktmodell zur Berechnung von Reibkontakten, dessen Leistungsfähigkeit anhand von Beispielen gezeigt wird. Die simulierten Frequenzgänge werden mithilfe von Messungen validiert.
