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INHALT Die vorzeichenbehafte Modifizierte Mohr-Mises-Hypothese (kurz MMMH) wurde in [1] (Langfassung) konsistent vervollständigt, sodass über die Bauteiloberfläche zusätzlich beliebige Normal- und Schubspannungen eingeleitet werden können. Dort werden auch die bisherigen Validierungen der MMMH für gekerbte Bauteile ohne äußere Oberflächenbe- anspruchungen aufgeführt, die sehr gute Übereinstimmungen zwischen Berechnung und Versuch im Zeit- und Dauerfestigkeitsbereich zeigen – dies ebenfalls im Praxiseinsatz [1]. Der Einsatz der MMMH für die Betriebsfestigkeitsberechnung gekerbter Bauteile mit instationären proportionalen und nichtproportionalen Beanspruchungen erscheint deshalb erfolgversprechend. Hierzu wird in diesem Beitrag ein Postprocessing entwickelt, das auf einer hystereseschleifen-bezogenen Rainflow-Zählung für periodische Prozesse beruht. Durch Bezug auf lastspielzahlbezogene Haigh-Schaubilder werden die Mittelspannungen der ausgezählten Hystereseschleifen herausgerechnet und ein mittelspannungsfreies Amplitudenkollektiv generiert, das schließlich eine praxisbezogene lineare Schädigungsberechnung ermöglicht. Für hochbeanspruchte Bauteile, die aus Platz- oder Gewichtsgründen nicht überdimensioniert werden können, kann die MMMH weitergehende Bauteiloptimierungen erschließen. Dies kann u.a. bei Bauteilen von Windenergieanlagen (WEA) bedeutsam werden, die derzeit nach Richtlinien [2], [3], [4] mit geeigneten Verfahren der kritischen Schnittebene ausgelegt werden müssen. Anhand eines simulierten repräsentativen instationären Bauteilbelastungsabschnitts einer WEA wird das entwickelte Postprocessing exemplarisch demonstriert.

Mechanical seals play an important role in the reliability of a process. Currently, the condition monitoring of mechanical seals is restricted due to the limitations of the traditional monitoring methods, including classical vibration analysis. For this reason, the objective of the present work is the detection and analysis of friction mechanisms inside a mechanical seal that are unfavorable and induce fault conditions using the acoustic emission technique, which allows the measurement of high-frequency vibrations that arise due to material fatigue processes on a microscopic scale. For this purpose, several fault condition modes were induced on a test rig of an agitator vessel system with a double-acting mechanical seal and its buffer fluid system. It was possible to detect the presence of inadequate friction mechanisms due to the absence and limited use of lubrication, as well as the presence of abrasive wear, by measuring a change in the properties of the acoustic emissions. Operation under fault condition modes was analyzed using the acoustic emission technique before an increase in the leakage rate was evaluated using traditional monitoring methods. The high friction due to the deficient lubrication was characterized by a pattern in the high-frequency range that consisted of the harmonics of a fundamental frequency of about 33 kHz. These results demonstrate the feasibility of a condition monitoring system for mechanical seals using the acoustic emission technique.

Inhalt: Mit allgemein wachsender Erfahrung im Bereich Windenergieanlagen-(WEA)-Auslegung und steigendem Bedarf nach sauberer Energieerzeugung werden WEA zunehmend größer. Die Blätter wurden dabei stets nach den Ähnlichkeitsregeln skaliert: beginnend mit den ersten Anlagen Anfang der 1990er Jahre mit etwa 500 kW Leistung bis zu den modernen Anlagen mit 5 MW und mehr. Die dimensionierende Größe war dabei immer die Schubkraft in Schlagrichtung, wohingegen das Blattgewicht und die resultierende Schwenklast weniger von Bedeutung waren. So war ein lineares Skalieren möglich. Mit Blattlängen von 50 m und aufwärts gewinnt allerdings das Gewicht bei der Auslegung an Bedeutung. In diesem Bericht werden anhand einer halbanalytischen Berechnungsmethode die Grenzen der linearen Blattskalierung gezeigt, wobei ausschließlich die aerodynamische Last aus dem Schub in Schlagrichtung sowie der Gewichtseinfluss in Schwenkrichtung berücksichtigt werden. Die vorgestellte Methode erlaubt eine hinreichend genaue überschlägige Dimensionierung und Abschätzung des Blattgewichtes vor allem von extrem großen Rotorblattlängen. Es wird demonstriert, wie die Skalierungsgrenzen verschoben werden können, indem die Gurte an der Blattwurzel aufgedickt werden. Es zeigt sich hierbei die Überlegenheit von Mehr-Gurt-Ausführungen, wie sie bereits in einigen Blatttypen angewendet werden. Damit ist auf halbanalytischem Weg nachgewiesen, dass die Rotorblattlängen von über 90 m kein strukturelles Problem darstellen und deutlich größere und damit erheblich leistungsfähigere Windenergieanlagen zukünftig zu erwarten sind.