Ermüdungsrisswachstum bei variabler Amplitudenbelastung und negativen Spannungsverhältnissen

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Manuela Sander
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 204092936

Um Schadensereignisse zu verhindern, sind insbesondere bei einer schadenstoleranten Bemessung von Maschinen, Anlagen oder Verkehrsmitteln regelmäßige Inspektionen durchzuführen. Die Ermittlung der Inspektionsintervalle ist mittels bruchmechanischer Betrachtungen in Form von Restlebensdauerberechnungen ausgehend von einem detektierbaren Fehler möglich. Der Einsatz der Rissausbreitungsmodelle zur Berücksichtigung von Reihenfolgeeffekten ist jedoch dadurch begrenzt, dass Kenntnisse über die Effekte und Mechanismen bei Betriebsbelastungen mit negativen Spannungsverhältnissen, wie sie bei zahlreichen Maschinenbaukomponenten auftreten, fehlen. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts sollen deshalb grundlegende Erkenntnisse im Bereich der variablen Amplitudenbelastung bei negativen Spannungsverhältnissen erarbeitet werden. Unter Berücksichtigung unterschiedlicher Werkstoffverhalten und Festigkeiten sollen systematisch Über-/Unterlasten, Über-/Unterlastsequenzen sowie Blocklasten experimentell untersucht werden. Zur Erklärung der experimentell aufgezeigten Phänomene werden darüber hinaus elastisch-plastische zwei- und dreidimensionale Finite-Elemente-Simulationen durchgeführt, um den Einfluss des Rissschließens, des Eigenspannungsfelds sowie der Kontaktwechselwirkungen auf das Verformungsverhalten der Rissufer und Rissspitze zu erforschen. Die experimentellen und numerischen Ergebnisse dienen auch der Validierung vorhandener analytischer Ansätze.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen