Direkt zum Inhalt

Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Kommunikation

Fluid-Struktur-Kopplung am Beispiel gefüllter Kunststoffhohlkörper

Hier finden Sie Informationen über das Projekt "Fluid-Struktur-Kopplung am Beispiel gefüllter Kunststoffhohlkörper"
Masterprojekt Maschinenbau - Schwerpunkt Virtuelle Produktentwicklung

KURZBESCHREIBUNG:

Im Entwicklungsprozess extrusionsblasgeformter Bauteile (Flaschen, Kanister, Kraftstofftanks, etc.) spielen die Fall- und Crashprüfung eine wesentliche Rolle. Es muss der Nachweis erbracht werden, dass der Artikel den Sturz aus einer vorgegebenen Fallhöhe übersteht, ohne zu versagen. Einen entscheidenden Einfluss auf das Verformungsverhalten hat hierbei der Inhalt des Behälters. Sowohl das in der Regel inkompressible Füllmedium als auch die eingeschlossene kompressible Luft spielen dabei eine entscheidende Rolle.

In kommerziellen FEM-Programmsystemen wie Abaqus/Explicit sind mehrere Methoden zur Modellierung von newtonschen und nicht-newtonschen Fluiden und deren Kontakt zur Struktur (Fluid-Structure-Interaction (FSI)) direkt verfügbar. Hierzu gehören die Smoothed-Particle-Hydrodynamics (SPH) und die Coupled-Eulerian-Lagrange-Methode (CEL). 

Daneben besteht aber auch die Möglichkeit, die eigentlich auf die Berechnung von Festkörper-Strukturen fokussierten Solver (wie z.B. Abaqus) mit spezialisierten CFD-Programmen (CFD – Computational Fluid Dynamics) zu koppeln. Hierfür kann u.a. die am Fraunhofer SCAI in Sankt Augustin entwickelte MpCCI-Schnittstelle verwendet werden.

Im Rahmen eines dreisemestrigen Masterprojektes sollen bestehende Simulationsmodelle weiterentwickelt und experimentell validiert werden. Hierzu stehen im Technikum der Dr. Reinold Hagen Stiftung ein Fallturm sowie ein optisches Messsystem inkl. Hochgeschwindigkeitskamera zur Verfügung.

Es soll nachgewiesen werden, welche Methode für welche Anwendung die besten Ergebnisse liefert. Hierbei ist auch die Rechenzeit zu berücksichtigen, die auch bei Nutzung z.B. des Hochleistungsrechenclusters der Hochschule bei mehreren Tagen liegen kann.

Die Bearbeitung erfolgt in Zusammenarbeit mit der Dr. Reinold Hagen Stiftung sowie dem Fraunhofer SCAI.
 

PROJEKTPHASEN:

Masterprojekt 1:

  • Einarbeitung  in das FE-Programmsystem Simulia/Abaqus, den CFD-Solver OpenFOAM sowie die unterschiedlichen Kopplungsmethoden; Benchmark und Parameterstudien an einfachen Beispielen unter Nutzung vorhandener Modelle.

Masterprojekt 2:

  • Entwicklung eines Versuches zu experimentellen Validierung der Simulationsergebnisse. Durchführung von Fall- bzw. Crashprüfungen an Kunststoffhohlkörpern.     

Masterthesis:

  • Fluid-Struktur-Kopplung am Beispiel gefüllter Kunststoffhohlkörper; Vergleich unterschiedlicher Kopplungsmethoden.

Anzahl Plätze: 1