Eintrag in der Universitätsbibliographie der TU Chemnitz
Pavlicek, Florentina
Neugebauer, Reimund (Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h. Dr.-Ing. E. h. mult. Dr. h. c. mult.) ; Wegener, Konrad (Prof. Dr.-Ing.) ; Ihlenfeldt, Steffen (Prof. Dr.-Ing.)
Parametrierbare Metamodelle zur Berechnung des Wärmeübergangs in Hohlräumen
Meta models for the calculation of heat transfer coefficients on enclosures
Kurzfassung in deutsch
Das thermische Verhalten von Werkzeugmaschinen verursacht geometrische Abweichungen an Werkstücken. In vielen Forschungsarbeiten wurden wertvolle Beiträge zu deren Verbesserung veröffentlicht. Dabei kommt die Finite-Elemente (FE)- Simulation zum Einsatz. Für diese ist unter anderem der Wärmeübergangskoeffizient als Randparameter notwendig. Insbesondere fürHohlräume, beispielsweise unter der Maschinenverkleidung, gibt es keine Methode diesen schnell zu berechnen. Die vorliegende Arbeit liefert umfangreiche Untersuchungen zu den thermischen Vorgängen in Hohlräumen und deren Auswirkungen auf die thermischen Verlagerungen an Werkzeugmaschinen. Dafür erarbeitet diese Arbeit eine Methode, um Metamodelle für die schnelle Berechnung des Wärmeübergangskoeffizienten in Hohlräumen zu erstellen. Mögliche
Hohlraumkonfigurationen werden dafür kategorisiert und für messtechnische Untersuchungen ein Versuchsstand konzipiert. Der Einfluss des Mikroklimas auf die thermischen Verlagerungen wird analysiert. Dabei wird der Einfluss von Konvektion und Strahlung, der Maschinenverkleidung und des Öffnens der Arbeitsraumtüre untersucht. In dieser Arbeit werden zwei Metamodelle erstellt, für einen Hohlraum mit einer Seitenwand als Wärmequelle und für einen Hohlraum mit mittig platzierter Wärmequelle. Die Anwendung der Metamodelle wird mit der thermischen FE-Simulation einer Werkzeugmaschine erläutert und eine Hilfestellung für die Übertragung auf weitere Werkzeugmaschinen gegeben.
Kurzfassung in englisch
The thermal behavior of machine tools causes most of the geometric errors on workpieces. In recent years, many authors published valuable contributions to the analysis, correction andcompensation of the thermal behavior of machine tools. One way is the finite element simulation, where the heat transfer coefficient is needed as an input parameter. In particular, for enclosures,for example under the machine housing, there is no method to calculate this coefficient quickly. As state of the art the heat transfer coefficient is received from a computation-intensive fluid simulation of the enclosure.
The present work provides investigations of enclosures, the microclimate in enclosures, its effect on the thermal errors of machine tools and finally a method to develop metamodels for the fast calculation of the heat transfer coefficient in enclosures and to use them in the finite element
simulation. Possible enclosure configurations are categorized and a test stand is designed for metrological investigations. In basic investigations the thermal processes in different enclosures are analyzed. The influence of the microclimate on thermal errors of machine tools is analyzed in experiments. The influence of convection and radiation, the machine housing and the opening of
the working room door are examined. In this work two metamodels are developed. One for an enclosure with a side wall as a heat source and one for an enclosure with a centrally placed heat source. The application of the metamodels is explained in the thermal finite element simulation of a machine tool.
| Universität: | Technische Universität Chemnitz | |
| Institut: | Professur Produktionssysteme und -prozesse | |
| Fakultät: | Fakultät für Maschinenbau | |
| Dokumentart: | Dissertation | |
| Betreuer: | Neugebauer, Reimund (Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h. Dr.-Ing. E. h. mult. Dr. h. c. mult.) | |
| ISBN/ISSN: | 978-3-96100-100-2 | |
| URL/URN: | urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa2-351965 | |
| Quelle: | Chemnitz : Universitätsverlag der Technischen Universität Chemnitz, 2019. - 184 S. | |
| SWD-Schlagwörter: | Wärmeübergangszahl, Hohlraum, Werkzeugmaschine, Maschinenverkleidung, Konvektion | |
| Freie Schlagwörter (Deutsch): | Wärmeübergangskoeffizient, Thermische Simulation, Metamodelle, Strömungssimulation | |
| Freie Schlagwörter (Englisch): | heat transfer coefficient, enclosure, machine tool, thermal simulation, meta model, fluid simulation, machine housing, convection | |
| DDC-Sachgruppe: | Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften, Ingenieurwissenschaften, Andere Fachrichtungen der Ingenieurwissenschaften | |
| Sprache: | deutsch | |
| Tag der mündlichen Prüfung | 07.08.2019 |
