Mikrostrukturbasierte Modellierung von Gusseisen mit lamellarer Graphitausbildung bei Wechselplastizität

Gusseisen mit lamellarer Graphitausbildung wird für viele Bauteile verwendet, die niederzyklischen Ermüdungsbelastungen ausgesetzt sind, so dass in hoch belasteten Bauteilbereichen Wechselplastizität auftreten kann. Ziel des beantragten Projekts ist es daher, den Einfluss der Mikrostruktur des Graphits auf die Wechselplastizität von Gusseisen mit lamellarer Graphitausbildung zu untersuchen. Dazu werden repräsentative Volumenelemente (RVEs) analysiert, die aus 3D-Rekonstruktionen der realen Mikrostruktur erzeugt werden. Für unterschiedliche Mikrostrukturen des Graphits (Verteilung, Größe, Anteil) werden Fließflächen numerisch berechnet und deren Entwicklung bei zyklischen Belastungen beobachtet. Darüber hinaus werden die zu den berechneten Fließorten gehörenden Fließrichtungen ausgewertet. Der probabilistischen Natur der Mikrostruktur wird Rechnung getragen, indem neben den RVEs auch viele kleinere, nicht-repräsentative Testvolumenelemente (TVEs) untersucht werden, die in ihrer Gesamtheit statistisch repräsentativ sind und eine Analyse der Streuung und der oberen und unteren Schranken der Fließorte ermöglichen. Die in den RVE- und TVE-Untersuchungen gewonnenen Erkenntnisse sollen zur Formulierung eines Werkstoffmodells für Gusseisen mit bestimmten Mikrostrukturen des Graphits herangezogen werden. Mit den Modellen soll zukünftig die Berücksichtigung der lokalen Eigenschaften bei der rechnerischen Bauteilauslegung ermöglicht werden.

DFG-Verfahren Sachbeihilfen

Beteiligte Personen Privatdozent Dr.-Ing. Jörg Martin Hohe; Privatdozent Dr.-Ing. Ingo Schmidt; Professor Dr.-Ing. Christian Ziegler