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Zur Methodik der Ermüdungsbewertung von Komponenten der nuklearen Kraftwerkstechnik*

  • Jürgen Rudolph , Steffen Bergholz , Michael Vormwald and Kai Bauerbach
Published/Copyright: May 28, 2013
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Kurzfassung

Der Nachweis der Betriebsfestigkeit ist wesentlicher Baustein des Sicherheitskonzeptes sowie des Alterungs- und Langzeitbetriebsmanagements kerntechnischer Anlagen. Hoher Aufwand zur Lastidentifikation (Fatigue Monitoring) und starke Regelwerksbindung sind kennzeichnend. Besonderheiten gegenüber anderen Technikbereichen stellen die Dominanz thermozyklischer betrieblicher Belastungen sowie relevante Beanspruchungsamplituden im niederzyklischen Bereich (LCF) dar. Das verfolgte Nachweiskonzept wird in seiner regelwerksseitigen Einbettung im ersten Teil des Beitrages erläutert. Darüber hinausgehend werden Möglichkeiten aufgezeigt, bestehende Margen zu quantifizieren. Hierzu wird ein neuer Ansatz der mechanismenorientierten Simulation des thermozyklischen Ermüdungsvorgangs auf Basis der Kurzrissbruchmechanik im zweiten Teil beschrieben.

Abstract

On the Methodology of Fatigue Assessment of Nuclear Power Plant Components. The fatigue assessment of components has to be considered as an essential module of the safety concept as well as the ageing and lifetime management of nuclear power plants. It is based on special safety requirements in the design phase as well as in the framework of the ageing and lifetime management. Considerable efforts of load identification (fatigue monitoring) as well as the strict code conformity are characteristic features. The predominance of thermal cyclic loadings as well as relevant stress/strain amplitudes in the low cycle fatigue regime (LCF) are peculiarities compared to other technical domains. The code based fatigue concept is explained in the first part of the contribution. Furthermore, potentials for the quantification of existing margins are shown. On this, a new approach of mechanistic simulation of the thermal cyclic fatigue process based on short crack fracture mechanics is described in the second part.


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Dieser Beitrag erschien bereits im DVM-Bericht 137

Dr. Jürgen Rudolph studierte an der Technischen Universität Magdeburg Apparate und Anlagen der Stoffumwandlung. Zwischen 1992 und 2005 arbeitete er als wissenschaftlicher Mitarbeiter und Oberingenieur in der Arbeitsgruppe Chemieapparatebau mit dem Schwerpunkt Ermüdungs- bzw. Betriebsfestigkeit von Komponenten der chemischen Industrie und Kraftwerkstechnik. Seit 2007 ist er bei der AREVA NP GmbH in Erlangen tätig und ist Senior Advisor „Integrity Concepts, Fatigue and Design Codes“ sowie Areva Expert für Strukturmechanik.

Dipl.-Ing. Steffen Bergholz studierte Allgemeinen Maschinenbau/Kraftwerkstechnik an der Technischen Hochschule Zittau. Seit 1991 war er Berechnungsingenieur Strukturmechanik bei der Siemens AG-KWU, der Framatome ANP und bei der Areva MP GmbH, bei der er nun als Gruppenleiter Strukturmechanik/Ermüdungsanalysen/nukleare Kraftwerkskomponenten tätig ist.

Prof. Dr.-Ing. Michael Vormwald studierte an der Technischen Hochschule Darmstadt Bauingenieurwesen und war dort zwischen 1984 und 1989 wissenschaftlicher Mitarbeiter von Prof. Dr.-Ing. T. Seeger am Fachgebiet Werkstoffmechanik. Seit September 2003 ist er als Professor für Werkstoffmechanik an der TU Darmstadt tätig.

Dipl.-Ing. Kai Bauerbach studierte bis 2003 an der Technischen Hochschule Darmstadt Bauingenieurwesen und absolvierte ab 2004 dort ebenso sein Studium der Mechanik. In der Zwischenzeit studierte er Mechanical Engineering an der UC Berkeley in Kalifornien. Seit Mai 2008 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter der TU Darmstadt am Fachgebiet Werkstoffmechanik.


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Online erschienen: 2013-05-28
Erschienen im Druck: 2011-07-01

© 2011, Carl Hanser Verlag, München

Downloaded on 22.10.2025 from https://www.degruyterbrill.com/document/doi/10.3139/120.110243/html
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