Anrißlebensdauervorhersage unter Berücksichtigung von Kerben am Beispiel des Werkstoffs Cm 15

• Antragsteller: Dr.-Ing. Dieter Schöne
• Fachliche Zuordnung: Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 1997 bis 2004
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5379149

Die in den letzten Jahren durchgeführten Untersuchungen zur Frühphase der Werkstoffermüdung, bei der die Bildung und das Wachstum von mikrostrukturell kleinen Ermüdungsrissen in der Randschicht von ungekerbten polierten Proben analysiert wurden, haben zu einem verbesserten qualitativen Verständnis des Schädigungsablaufs beigetragen. Mit Hilfe metallphysikalisch begründeter Modelle ist die rechnerische Beschreibung der Kurzrißentwicklung ansatzweise gelungen, wenngleich die Lebensdauervorhersage für schwingend beanspruchte Bauteile zur Zeit noch unbefriedigend ist. Ziel der Untersuchungen ist die quantitative Verbesserung der Lebensdauervorhersage für Bauteile aus ungehärteten Stählen durch die Berücksichtigung der Nichthomogenität und der Mehrachsigkeit des Spannungszustandes in Kerben sowie statistischer Einflüsse. Hierzu sollen die Ermüdungsrisse im Kurzrißstadium beobachtet und die Kurzrißausbreitung mit Hilfe von in der Literatur vorhandenen Modellen, wie sie von Tanaka, Navarro/de los Rios oder Grabowski/King formuliert wurden, analysiert und beschrieben werden. Da die genannten Modelle zunächst nur für Einstufenwechselbeanspruchung an ungekerbten Proben gelten, sind sie auf die Randbedingungen bei zusätzlichen Mittelspannungen, bei Mehrstufenbeanspruchung (Reihenfolgeneinfluß) sowie den Lastspannungsgradienten, die Mehrachsigkeit und die eingeschränkte Größe des rißgefährdeten Oberflächenbereichs bei Kerben (statistischer Größeneinfluß) zu erweitern. Anhand von Vergleichen zwischen rechnerisch und experimentell ermittelten Anrißlebensdauern sind die erweiterten Modelle anschließend zu verifizieren und ggf. weiter zu ertüchtigen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1036: Mechanismenorientierte Lebensdauervorhersage für zyklisch beanspruchte metallische Werkstoffe
• Beteiligte Personen: Dr.-Ing. Claus-Peter Bork; Professor Dr.-Ing. Dietmar Klingbeil