Description: Das Projekt "Berechnungskonzept zur Bewertung der Bildung von Leckagenetzwerken in kryogenen CFK-Wasserstofftanks" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Institut für Mechanik und Adaptronik durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung, Implementierung und Validierung eines multiskaligen Simulationsansatzes zur Bewertung der Bildung von Mikrorissnetzwerken in CFK-Strukturen zur Speicherung von kryogenem Wasserstoff. Die Notwendigkeit eines multiskaligen Ansatzes ergibt sich daraus, dass die Bildung erster Risse als thermisch und mechanisch induzierte Zwischenfaserbrüche in der Einzelschicht erfolgt. Diese vereinigen sich im Laminat zu Netzwerken und eröffnen Leckagepfade durch die Tankwand auf der makroskopischen Ebene. Zunächst ist ein umfassendes Verständnis der Mechanismen erforderlich, die auf der Mikroebene zur Bildung von Rissen als Zwischenfaserbrüche führen. Hierbei spielen zum einen die Eigenschaften der Matrix sowie der Faser-Matrix-Interfaces und zum anderen die lokale mikrostrukturelle Belastungssituation eine wichtige Rolle. Die einzelnen Effekte sollen experimentell charakterisiert werden. Auf der Basis dieser Erkenntnisse erfolgt eine mikromechanische numerische Bewertung der Bildung und Ausbreitung von Zwischenfaserbrüchen. Zur Bewertung auf der Makroebene ist ein geeignetes, auf dieser Ebene formuliertes Modell abzuleiten, welches die Ergebnisse der mikromechanischen Simulation als Eingangsgrößen nutzt. Das Modell ist jedoch rein auf der makroskopischen Ebene formuliert und dadurch in FE-Simulationen auf Bauteilebene effizient einsetzbar. Der Multiskalenansatz soll auf allen relevanten Skalen validiert werden. Dabei wird die Mikrorissbildung von thermo-mechanisch Konditionierten Proben in Schliff- und Röntgen-CT-Untersuchungen bewertet. Diese Versuche werden durch Permeationstests mit und ohne überlagerte thermo-mechanische Belastung ergänzt. Auf der Basis der Gesamtergebnisse soll abschließend eine umfassende Bewertung der Gefahr der Bildung von Leckagenetzwerken in der CFK-Hülle kryogener Wasserstofftanks und der hierbei relevanten Einflussgrößen erfolgen, so dass Designempfehlungen für die Praxis formuliert werden können.
Types:
SupportProgram
Origin: /Bund/UBA/UFORDAT
Tags: Braunschweig ? Wasserstoff ? Simulationsmodell ? Adaptronik ?
Region: Lower Saxony
Bounding box: 9.16667° .. 9.16667° x 52.83333° .. 52.83333°
License: cc-by-nc-nd/4.0
Language: Deutsch
Time ranges: 2022-08-01 - 2025-07-31
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