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Projekt
SPP 1466: Unendliche Lebensdauer für zyklisch beanspruchte Hochleistungswerkstoffe
Fachliche Zuordnung
Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Förderung
Förderung von 2010 bis 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 130242324
Ziel des Schwerpunktprogramms ist die Aufklärung der bei sehr hohen Lastspielzahlen ablaufenden Schädigungsprozesse, deren mechanismenbasierte Modellierung und die Entwicklung zuverlässiger und treffsicherer Lebensdauervorhersagekonzepte für Bauteile mit quasi unendlicher Lebensdauer. Unendliche Lebensdauer steht für eine geforderte Lebensdauer über 10E8 Belastungszyklen (VHCF = Very High Cycle Fatigue), was mit Standardprüfsystemen in sinnvollen Zeiträumen experimentell nicht erfassbar ist und deshalb in der Ingenieurpraxis bei der Bauteilberechnung allenfalls durch hohe Sicherheitsfaktoren zulasten einer optimierten werkstoffgerechten Dimensionierung berücksichtigt wird. Innerhalb des Schwerpunktprogramms erfolgt eine Fokussierung auf drei Werkstoffgruppen, die im Hinblick auf die Relevanz der VHCF-Beanspruchung von besonderer Bedeutung sind: metallische Konstruktionswerkstoffe, Werkstoffe für miniaturisierte, mechanisch beanspruchte Systeme und endlosfaserverstärkte Polymere (CFK, GFK). Werkstoffgruppenübergreifend sind materielle und strukturelle Diskontinuitäten, die aus etablierten Fertigungsprozessen resultieren, sowie der Größeneinfluss von besonderem Interesse. Die in stark verzahnter Weise in ihrer Gesamtheit zu bearbeitenden Aufgabenbereiche des Schwerpunktprogramms umfassen (1) die vollständige Beschreibung des Schädigungsverhaltens im VHCF-Bereich unter anwendungsrelevanten Beanspruchungssituationen, (2) die Beschreibung der tatsächlichen betriebsbedingten VHCF-Beanspruchung und deren experimentelle Abbildung im Laborversuch an Hochfrequenzprüfständen, (3) die Entwicklung, Modellierung und Anwendung von Messmethoden zur Erfassung der globalen und räumlich verteilten lokalen Beanspruchungen während der Hochfrequenzermüdung, (4) die Entwicklung physikalisch basierter und experimentell verifizierter Lebensdauerberechnungskonzepte unter Berücksichtigung konkurrierender Rissbildungs- und -ausbreitungsmechanismen und die (5) die Erweiterung bzw. Neuentwicklung von Bemessungskonzepten höchster Genauigkeit für Bauteile mit Beanspruchungen im VHCF-Bereich. Durch Erreichen der Ziele des Schwerpunktprogramms kann ein wertvoller Beitrag zur Ressourcenschonung und zur Erhöhung der Ausfallsicherheit von Komponenten und Systemen geliefert werden. Darauf aufbauend lassen sich zukünftig richtungsweisende Empfehlungen für Werkstoffneuentwicklungen und Vorgaben zur Neugestaltung von Produktfreigabeprozessen generieren.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
Internationaler Bezug
Frankreich
Projekte
- Analyse des Ermüdungsprozesses im Volumen unter VHCF-Bedingungen (Antragsteller Tillmann, Wolfgang )
- Bruchmodellbezogene Berechnungsmodelle zur Lebensdauervorhersage für endlosfaserverstärkte Nanopartikel-modifizierte Polymere im VHCF-Bereich (Antragsteller Fiedler, Bodo ; Gude, Maik )
- Charakterisierung und Simulation der VHCF-Schädigungsentwicklung auf Basis des Resonanzverhaltens am Beispiel eines metastabilen Austenitstahls (Antragstellerinnen / Antragsteller Christ, Hans Jürgen ; Fritzen, Claus-Peter ; Zimmermann, Martina )
- Einfluss der Beanspruchungsfrequenz auf die Lebensdauer von zyklisch beanspruchten Aluminium-Knetlegierungen im VHCF-Bereich (Antragsteller Hanselka, Holger ; Müller, Clemens )
- Einfluss keramischer Partikel- und Faserverstärkungen in Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen auf das VHCF-Verhalten (Antragstellerinnen / Antragsteller Ballani, Felix ; Biermann, Horst ; Weidner, Anja )
- Einfluss oberflächennaher Spannungszustände auf das VHCF-Verhalten von Stählen (Antragsteller Lang, Karl-Heinz )
- Entwicklung eines Lebensdauervorhersagekonzepts im VHCF-Bereich auf der Basis kovariater mikrostruktureller Merkmalsgrößen (Antragstellerinnen / Antragsteller Christ, Hans Jürgen ; Kaufmann, Edgar ; Zimmermann, Martina )
- Ermüdungsmechanismen von Al und Cu(-Legierungen) in kleinen Volumina im VHCF-Bereich mittels Simulation und neuartiger uni- und multiaxialer Mikro-Ermüdungsversuche (Antragsteller Eberl, Christoph ; Weygand, Daniel )
- Experimentelle und modellmäßige Bewertung der dreidimensionalen Auswirkung mikrostruktureller Barrieren während der Rissinitiierungphase VHCF-beanspruchter Werkstoffe (Antragsteller Christ, Hans Jürgen ; Krupp, Ulrich ; Ludwig, Wolfgang ; Pietsch, Ullrich )
- Experimentelle und numerisch-analytische Erforschung des Schädigungsverhaltens von Hochleistungsfaserverbunden unter sehr hohen Belastungszyklen (Antragsteller Horst, Peter ; Rolfes, Raimund ; Sinapius, Michael )
- Experimentelle und numerische Untersuchungen zur Rissinitiierung und zum Risswachstum in Stählen bei sehr hohen Lastwechselzahlen unter konstanter und variabler Amplitudenbelastung (Antragstellerin Sander, Manuela )
- Hochfrequenzermüdung von C-Faser-Kunststoff-Verbunden (VHCFK): Entwicklung eines neuartigen Ultraschallsystems in Kombination mit zerstörungsfreien Online-Prüfmethoden (Antragsteller Balle, Frank ; Boller, Christian )
- Koordinierungsaufgaben im Schwerpunktprogramm SPP 1466 Life - Unendliche Lebensdauer für zyklisch beanspruchte Hochleistungswerkstoffe (Antragsteller Christ, Hans Jürgen )
- Multiple-flaw-Versagen und -Modellierung von Wälzlager- und anderen höchstfesten Stählen moderner Metallurgie im VHCF-Bereich (Antragsteller Zoch, Hans-Werner )
- Rissinitiierung bei VHCF: Aufklärung relevanter Schädigungsmechanismen an 100Cr6 (Antragsteller Kerscher, Eberhard ; Kopnarski, Michael )
- Schädigung und Lebensdauer martensitischer Stähle für Niederdruck-Dampfturbinenschaufeln bei Ermüdungsbeanspruchung im VHCF-Bereich (Antragsteller Beck, Tilmann )
- Schädigungsmechanismen und mikrostrukturelle Einflussgrößen auf die Ermüdungslebensdauer metallischer Werkstoffe im VHCF-Bereich (Antragsteller Höppel, Heinz-Werner )
- Untersuchung der Ermüdung von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen durch Mikroschädigung und deren Auswirkungen auf die Einzelschichtfestigkeiten bei sehr hohen Schwingspielzahlen (TP 1) (Antragsteller Hopmann, Christian )
- Untersuchung zur Dauerfestigkeitsgrenze in FVK durch zerstörungsfreie Bestimmung mikrostruktureller Versagensprozesse mittels Röntgenrefraktionstopographie unter schwingender Beanspruchung (Antragsteller Trappe, Volker )
