Simulation des Einlaufverhaltens und Festigkeitsbewertung reibkorrosionsgefährdeter Bauteilverbindungen im Dauerfestigkeitsbereich

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Robert Liebich
• Subject Area: Engineering Design, Machine Elements, Product Development
• Term: from 2012 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 213256578

Reibschlüssige Bauteilverbindungen unter zyklischer Belastung unterliegen - insbesondere bei großen Bauteilabmessungen - in hohem Maße dem Risiko eines Reibdauerbruchs. Zu dessen Bewertung wurde trotz weltweiter Forschungsaktivitäten noch kein zuverlässiges, bauteilunabhängiges Dauerfestigkeitskonzept gefunden. Aus der Praxis ist auch bekannt, dass nicht jedes Auftreten von Reibkorrosion zu einem Bauteilanriss mit späterem Dauerbruch führen muss. Um also mit „Reibkorrosion leben zu können“, ist es erforderlich, die kritischen von den unkritischen Reibkorrosionsfällen bereits im Konstruktionsstadium zu unterscheiden. Dies ist das Kernziel dieses Forschungsvorhabens, das - im Gegensatz zu bekannten Forschungsaktivitäten - den Einlaufprozess der Bauteilverbindung, d. h. die verschleißbedingte Änderung der Kontaktflächen, berücksichtigt und den Beanspruchungszustand im sog. „Critical State“ als lebensdauer-bestimmend ansieht. 2 Das von Mertens/Paysan für torsionsbelastete reibschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen (WNV) entwickelte Wirkzonenmodell [MertPays98] bietet die Grundlage zur Reibprozesssimulation. Um die gleiche Vorhersagegenauigkeit bei vertretbarem rechnerischen Zeitaufwand auch für biegebelastete reibschlüssige WNV zu erreichen, ist es unerlässlich, die zeitveränderlichen Differentialgleichungen (DGL) des Wirkzonenmodells zur Berücksichtigung des Reibpartikelflusses - insbesondere an der Nabenkante - zu erweitern, zur Beschleunigung des Simulations-Prozesses die Zeitvariable der DGLen durch eine Lastwechselvariable zu ersetzen sowie die Berechnungsstrategie zu modifizieren und zu erproben. Das neue Bewertungskonzept wird mittels praxisorientierter Bauteilversuche validiert, sodass unterschiedliche Festigkeitskriterien auf ihre Aussagegüte hin hinterfragt und verglichen werden können.

• DFG Programme: Research Grants