Kohäsive Modelle für 3D kurze Ermüdungsrisse zur Quantifizierung der Lebensdauerverbesserung durch Oberflächenverfestigung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Huang Yuan
• Fachliche Zuordnung: Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 40731060

Die Oberflächenverfestigung beeinflusst das Risswachstum, insbesondere wenn der Riss im Vergleich mit der verfestigten Werkstoffschicht klein ist. Dabei spielen neben den Eigenspannungen auch die Werkstoffeigenschaften nach Verfestigung, plastische Verformungen und sogar seine Gradienten großen Rollen. In diesem beantragten Vorhaben werden die Effekte der Oberflächenverfestigung auf Werkstoffeigenschaften, Werkstoffmodelle und der Risswachstumslebensdauer in 3D Proben experimentell und numerisch untersucht. Unter Berücksichtigung von unterschiedlichen plastischen Verformungen und Eigenspannungen, z.B., durch Festwalzen, werden das Werkstoffgesetz und das Risswachstumsmodell unter Ermüdungsbedingungen mittels kohäsiver Modelle formuliert. Die Hauptziele dieses Vorhabens sind die Entwicklung und Implementierung der 3D kohäsiven Modelle für zyklisches Risswachstum sowie die Quantifizierung der Effekte vom Festwalzen auf die Risswachstumslebensdauer. Die Korrelation zwischen Lebensdauerverbesserung und Festwalzen wird durch systematische Experimente und numerische Simulationen ermittelt. Abschließend wird eine quantitative Korrektur des Paris-Gesetzes für Bauteile mit Oberflächenverfestigungen vorgeschlagen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen