Kurzfassung

Quantifizierte Bewertung des Einflusses der Beanspruchungsfrequenz auf das Ermüdungsverhalten unlegierter Stähle zur Implementierung in ressourceneffiziente Lebensdauerprognoseverfahren

Für eine zuverlässige Lebensdauerprognose ist es erforderlich, dass umfangreiche Werkstoffinformationen ermittelt werden, welche die Mikrostruktur und die damit verbundenen Werkstoffmechanismen berücksichtigen. Dabei eignen sich besonders zerstörungsfreie Prüfverfahren (ZfP), wie beispielsweise...Quantifizierte Bewertung des Einflusses der Beanspruchungsfrequenz auf das Ermüdungsverhalten unlegierter Stähle zur Implementierung in ressourceneffiziente Lebensdauerprognoseverfahren

Für eine zuverlässige Lebensdauerprognose ist es erforderlich, dass umfangreiche Werkstoffinformationen ermittelt werden, welche die Mikrostruktur und die damit verbundenen Werkstoffmechanismen berücksichtigen. Dabei eignen sich besonders zerstörungsfreie Prüfverfahren (ZfP), wie beispielsweise temperaturbasierte, resistometrische sowie auf Magnetik beruhende Messverfahren, um bereits in frühen Ermüdungsstadien mikrostrukturelle Änderungen zu detektieren und somit einen erheblichen Informationsgewinn gegenüber konventionellen Messverfahren zu erhalten. Dies konnte in bisherigen Forschungsprojekten bestätigt werden, wobei sich diese Arbeiten insbesondere auf den Übergang zwischen LCF (Low Cycle Fatigue) und HCF (High Cycle Fatigue) sowie den HCF Bereich konzentrierten. Nun soll im Rahmen von systematischen Untersuchungen an einem Resonanzprüfsystem analysiert werden, inwieweit dies auf niedrigere Beanspruchungsniveaus und höhere Zyklenzahlen übertragbar ist. Dabei muss ein Wechsel der Schädigungsmechanismen vom HCF zum VHCF (Very High Cycle Fatigue) Bereich berücksichtigt werden. Die in Ermüdungsversuchen detektierten Messverläufe auf Grundlage der ZFP können als Eingangsgrößen der Lebensdauerprognoseverfahren (LPV) StressLife und StrainLife genutzt werden.
Es werden umfassende mechanische Versuche zur Erweiterung der LPV am WWHK durch eine detaillierte Charakterisierung der Mikrostruktur mittels unterschiedlicher rasterelektronenmikroskopischer Untersuchungen am WPT ergänzt. Dabei dient der Stahl C45E im normalisierten Zustand als Versuchswerkstoff, welcher bereits in abgeschlossenen Untersuchungen eine Datenbasis für die Versuchsfrequenz von 5 Hz als Referenz liefert. Somit wird in dem Forschungsprojekt ein Frequenzbereich von 80 bis 260 Hz unter Nutzung eines Resonanzprüfsystems verwendet.
Ziel ist es, die etablierten LPV für den HCF Bereich bei Versuchsfrequenzen von 5 Hz für hohe Versuchsfrequenzen (bis 260 Hz) und hohe Zyklenzahlen (bis 108­­) zu erweitern und somit den Übergang zwischen LCF/HCF bis zum VHCF Bereich zu beschreiben und mittels konventionell durchgeführten Einstufenversuchen (ESV) zu validieren. Hierbei wird ein Multiparameteransatz entwickelt, welcher Frequenz- und Verformungsrateneinflüsse berücksichtigt.» weiterlesen» einklappen