Materialprüfmaschine zur Überlagerung von Zug/Druck, Torsion und Innendruck

• Fachliche Zuordnung: Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 466390831

Das Schädigungs- und Versagensverhalten metallischer Strukturwerkstoffe ist erheblich vom lokalen Spannungszustand abhängig. Schädigungsmodelle, die zur Bewertung der Werkstoff- und Bauteilintegrität sowie zur Simulation von Umformprozessen mit dem Ziel der Schädigungskontrolle eingesetzt werden, beschreiben diese Spannungszustandsabhängigkeit durch Verwendung entsprechender Materialparameter. Die Kalibrierung dieser Parameter sowie die Validierung der Modelle machen dementsprechend eine Versuchstechnik erforderlich, mit deren Hilfe die Spannungszustände in Proben definiert eingestellt werden können, allerdings ist eine derartige Versuchstechnik bei den Antragstellern nicht verfügbar. Stattdessen wird der Spannungszustand durch entsprechende Anpassung der Probengeometrie im Rahmen von einachsigen Versuchen erzeugt, wodurch weder beliebige Spannungszustände eingestellt noch nichtproportionale Dehnungspfade zuverlässig vermieden werden können. Abhilfe soll durch die hier beantragte Prüfmaschine geschaffen werden, welche durch Innendruck erzeugte hydrostatische Spannungen mit Normal- und Schubspannungen überlagert und somit das gezielte Einstellen definierter Spannungszustände ermöglicht. Bei der Prüfmaschine handelt es sich um eine Spezialmaschine, die nicht in den Katalogen der Prüfmaschinenhersteller zu finden ist, weil sie neben der Zug-/Druck- und Torsionsprüfung auch die Beaufschlagung hohler Proben mit Innendruck vorsieht. Deshalb muss die Maschine als Spezialanfertigung individuell auf die im vorliegenden Antrag ausformulierten Wünsche der Antragsteller abgestimmt werden. Insofern wird die Prüfmaschine ein Unikat am Standort Aachen darstellen.Als Standort der Maschine wurde das Zentrum Metallische Bauweisen ausgewählt, in dem alle drei Antragsteller organisiert sind. Durch diese Standortauswahl ist eine optimale Nutzung der Maschine durch die Antragsteller gewährleistet. Die Prüfmaschine soll zudem in das von der Fachgruppe Materialwissenschaft und Werkstofftechnik gegründete virtuelle StrucMatLab integriert werden. Dadurch werden Synergieeffekte in Bezug auf Folge- und Wartungskosten gehoben und die Zugänglichkeit der Maschine für Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler besonders der Fakultät für Georessourcen und Materialtechnik gesteigert.Von der Beschaffung der Prüfmaschine wird eine Vielzahl bereits laufender und gerade beantragter Forschungsvorhaben profitieren. Diese decken sowohl grundlagenwissenschaftliche als auch anwendungsnähere Vorhaben aus den Bereichen Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, Produktionstechnik (Umformtechnik) und Bauingenieurwesen (Stahlbau) ab.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Materialprüfmaschine zur Überlagerung von Zug/Druck, Torsion und Innendruck
• Gerätegruppe: 2900 Statische und quasistatische Prüfmaschinen und -anlagen
• Antragstellende Institution: Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Sebastian Münstermann