Hochfrequenz-Resonanzpulsator

• Fachliche Zuordnung: Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 468976436

Die Lebensdauer von Werkstoffen und Bauteilen ist begrenzt, wenn diese wiederholten mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind, weshalb das Verständnis der Schadens-entwicklung unter der Berücksichtigung von Einflussfaktoren und der darauf aufbauenden Abschätzung der Lebensdauer für die technische Anwendung von großer Bedeutung sind. Hierbei ist es wichtig zu unterscheiden, in welchen Lebensdauerbereichen Werkstoffe und Bauteile beansprucht werden, da sich die Schädigungsmechanismen vom low-cycle-fatigue (LCF) über den high-cycle-fatigue (HCF) bis zum very-high-cycle-fatigue (VHCF) Bereich verändern.Im Sinne einer (Rest-)Lebensdauerabschätzung bzw. -bewertung ist es daher erforderlich, dass umfangreiche Werkstoffinformationen ermittelt und bereitgestellt werden, die die Mikrostruktur und die damit verbundenen Werkstoffmechanismen beschreiben. Auf der Thermometrie, der Resistometrie und der Magnetik basierende Messverfahren sind in der Lage, mikrostrukturelle Veränderungen metallischer Werkstoffe in frühen Ermüdungsstadien zu erfassen und damit einen deutlichen Informationsgewinn gegenüber konventionellen Spannung-Dehnung-Hysteresismessungen bereitzustellen. Die in Ermüdungsversuchen mittels der zuvor genannten Verfahren bereitgestellten Messwerte und -verläufe können als Eingangsgrößen in den vom Antragsteller entwickelten Kurzzeitverfahren StressLife, StrainLife und SteBLife zur Lebensdauerberechnung genutzt werden, wodurch der Versuchs- und Kostenaufwand zur Bereitstellung von Ermüdungsdaten deutlich reduziert werden kann. Hierbei ist anzumerken, dass die bisherigen Untersuchungen des Antragstellers aufgrund der vorhandenen Prüfinfrastruktur auf den LCF und HCF Bereich limitiert sind, was immer wieder zu Einschränkungen hinsichtlich des Anwendungspotentials der Kurzzeitverfahren führt. Ziel des Großgeräteantrages ist daher die Beschaffung eines Hochfrequenz-Prüfsystems, welches die Möglichkeit bereitstellen soll, das Versuchsspektrum auf den VHCF Bereich auszudehnen, wodurch ebenfalls die Erweiterung der Kurzzeitverfahren StressLife, StrainLife und SteBLife unter Einsatz der o.g. Messverfahren und -methoden ermöglicht werden soll. Hierdurch ergeben sich neue Fragestellungen, die in der Forschungsstrategie des Fachgebietes Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung der Hochschule Kaiserslautern liegen. Dem Antragsteller ist dabei durchaus bewusst, dass die Schädigungsmechanismen im HCF und VHCF Bereich unterschiedlich sind und differenziert betrachtet werden müssen, allerdings kann hierbei auf die Erfahrungen aus abgeschlossenen Forschungsprojekten zurückgegriffen werden. Da-rüber hinaus soll das beantragte Prüfsystem die Möglichkeit bereitstellen, aufgrund der höheren Versuchsfrequenzen, die Versuchszeit für Validierungsversuche zu reduzieren (statistische Absicherung) und zudem Untersuchungen hinsichtlich der Verformungsratenabhängigkeit zu ermöglichen, was ebenfalls als Parametererweiterung in den o.g. Kurzzeitverfahren Eingang finden soll.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Hochfrequenz-Resonanzpulsator
• Gerätegruppe: 2910 Dynamische Prüfmaschinen und -anlagen, Pulser
• Antragstellende Institution: Hochschule Kaiserslautern
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Peter Starke