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Plenarvortrag

Bewertung des Ermüdungsverhaltens zyklisch beanspruchter Werkstoffe mittels thermometrischer, elektrischer und magnetischer Messgrößen

Wednesday (04.12.2019)
13:40 - 14:10 Uhr

Die Lebensdauer von Werkstoffen und Bauteilen, die wiederholten mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind, ist begrenzt, weswegen das Verständnis bezüglich der Schädigungsentwicklung sowie die Abschätzung derer Lebensdauer von grundlegender Bedeutung ist.

Um das Ziel einer (Rest-)Lebensdauerabschätzung zu erreichen, ist es erforderlich, dass umfangreiche Werkstoffinformationen ermittelt und bereitgestellt werden, die die Mikrostruktur und die damit verbundenen Werkstoffmechanismen beschreiben. Bei im Betrieb befindlichen Bauteilen stellt die zerstörungsfreie Ermittlung einen wesentlichen Aspekt dar.

Im Rahmen dieses Beitrages wird gezeigt, wie Temperatur-, Widerstands- und magnetische Messverfahren eingesetzt werden können, um zum einen das Wechselverformungsverhalten zu beschreiben und zum anderen hieraus Kenngrößen abzuleiten, die in Kurzzeitverfahren zur Lebensdauerberechnung Eingang finden.

Neben StressLife und StrainLife, ist SteBLife eine dieser Kurzzeitmethoden, welche in den letzten Jahren entwickelt wurde und schon jetzt ein enormes Potential für die schnelle Bereitstellung von Ermüdungsdaten zeigt.

Bei der Lebensdauerberechnung mittels SteBLife sind nur drei bis fünf Ermüdungsversuche mit einer gestuften Ermüdungsprobe erforderlich, um eine vollständige Wöhler-Kurve mit Streubändern für unterschiedliche Bruchwahrscheinlichkeiten zu bestimmen. Wird lediglich eine Trendwöhlerkurve benötigt, so ist sogar nur ein einzelner Versuch erforderlich.

Für StressLife bei spannungskontrollierter und StrainLife bei totaldehnungskontrollierter Versuchsführung liefern Laststeigerungs- und Einstufenversuche die Datenbasis für die Lebensdauerberechnung, wobei der Laststeigerungsversuch die charakteristische Information zum zyklischen Spannung-Dehnung-Verhalten des Werkstoffes bereitstellt.

Durch eine Kombination der Morrow- und Basquin-Zusammenhänge mit dem Potenzgesetz nach Manson-Coffin ist es dann möglich, elastische und plastische Anteile getrennt voneinander zu betrachten und dies als Grundlage für die Lebensdauerberechnung zu nutzen.

Ziel der aktuell laufenden Untersuchungen ist es, dass zusätzlich Parameter wie bspw. Oberflächentopographie, chemische Zusammensetzung und Eigenspannung in den o.g. Kurzzeitverfahren als Variable berücksichtigt werden können, so dass sich aus der Berechnung ein Multi-Parameter-Datensatz ergibt. Im Rahmen dieses Beitrages wird dieser Ansatz an verschiedenen un-, niedrig- und hochlegierten Stählen vorgestellt.

Sprecher/Referent:
Prof. Dr. Peter Starke
Hochschule Kaiserslautern