Zugegeben, das alles wusste man schon mehr oder weniger genau, als ich anfing, mich mit Wärmedämmschichten zu beschäftigen. Was wir im Detail studieren sind zwei Fragen:
1. Welchen Einfluss haben die Materialeigenschaften auf die Spannungen? Meist geht man davon aus, dass feste Materialien besser sind als weiche, aber unsere Simulationen zeigen ein anderes Bild. Insbesondere wenn es gelingen würde, dafür zu sorgen, dass die TGO-Zwischenschicht so aufwächst, dass sie leicht verformbar ist, würden die Spannungen deutlich zurückgehen und Risse könnten vielleicht schlechter wachsen. Da die Schicht im Betrieb entsteht, ist es natürlich ziemlich schwierig, ihre Eigenschaften zu manipulieren, aber wir haben da ein paar Ideen (die verrate ich aber nicht).
2. Stimmt das Bild mit dem eingemalten Riss oben wirklich? Wenn der Riss wächst, dann verändert er ja die Spannungsverteilung. Eigentlich müsste man die Risse mitsimulieren um genau zu verstehen, was passiert. Das ist ziemlich knifflig, denn man weiß ja im Voraus nicht, in welche Richtung der Riss wachsen würde. Ich verwende eine Technik, bei der in der Simulation verschiedene Rissrichtungen ausprobiert werden, der Riss nimmt dann die, die energetisch am günstigsten ist. (Das so zu programmieren, dass alles automatisch läuft, war ein ziemlicher Kraftakt.)
Erste Ergebnisse zeigen, dass das Bild oben anscheinend nicht ganz richtig ist: Risse wachsen tatsächlich auch dann, wenn sie unter Druckspannungen stehen. Bisher ist es mir auch nicht gelungen, in der Simulation einen Riss zu erzeugen, der entsteht, dann eine Weile stehen bleibt, und dann stückweise wächst, so wie die Risse im Experiment das tun. Das spricht dafür, dass ich irgendeinen Effekt übersehe und hier in der Realität etwas passiert, das im Modell nicht erfasst wird. Momentan habe ich zwar viele Ideen, was das sein könnte, aber keine, die ich echt überzeugend finde. Solange simuliere ich weiter, ändere Parameter und versuche, mir ein Bild zu machen, wie genau Spannungen und Risse sich verhalten. Zusätzlich machen wir noch Experimente an einfachen Modellproben, die vielleicht auch ein bisschen mehr Aufschluss geben können, was genau passiert, wenn eine Wärmedämmschicht versagt. Es bleibt also spannend.
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