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Luft- und Raumfahrt

Die Boostergehäuse der europäischen Trägerrakete ARIANE 5 bestehen aus einem vorderen Dom, sieben Zylindern und einem hinteren Dom. In der derzeitigen Ausführung der Boostergehäuse werden die Zylinder durch jeweils 180 Scherbolzen verbunden. Zur Reduzierung des Gewichts und zur Senkung der Herstellungskosten der Gehäuse sollen diese sogenannten Clevis/Tang-Verbindungen durch Schweißverbindungen ersetzt werden. Im Auftrag der Firma MAN Technologie AG, Augsburg, wurden im Fraunhofer IWM experimentelle und theoretisch-numerische Untersuchungen zum Nachweis der Sicherheit von elektronenstrahlgeschweißten Verbindungen im Boostergehäuse durchgeführt. Dazu gehören die Ermittlung der Werkstoffkennwerte für die verschiedenen Bereiche der Schweißverbindung, die Überprüfung der Übertragbarkeit der verwendeten Versagenskonzepte durch Versuche und Simulationen und die Verifizierung der Tragfähigkeit des Boostergehäuses durch Berstversuche an extra dafür geschweißten Behältern in verkleinerter und originaler Dimension.


Globales FE-Modell für den Berstbehälter
mit Konturplot der Vergleichsspannungen
Berstbehälter
Berstbehälter mit Innenriss
in der Schweißverbindungnach
dem Berstversuch (MAN)


An dieser Stelle werden die Ergebnisse der Bewertung der Berstversuche an den kleinen Modellbehältern mit einem Innendurchmesser von 400 mm dargestellt.Die Bewertung erfolgte nach dem RKR-Modell (auf der Basis der kritischen Spaltbruchspannung). Der berechnete Berstdruck von 95 MPa stimmt sehr gut mit dem Berstdruck aus dem Experiment von 100 MPa überein.

Abschnitt des Motorträgers nach einem dyna- mischen Stauchungsversuch bei BMW
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