Experimentelle und numerische Untersuchungen zur Rissinitiierung und zum Risswachstum in Stählen bei sehr hohen Lastwechselzahlen unter konstanter und variabler Amplitudenbelastung

In vielen Anwendungsbereichen werden Bauteile und Strukturen, wie z.B. Helikopterrotoren, Schiffsschrauben, Windkraftrotoren oder Radsatzwellen, aber auch medizinische Produkte, sehr hohen Lastwechselzahlen ausgesetzt. Da derartige Bauteile trotz einer dauerfesten Auslegung bei einer entsprechend hohen Lastwechselzahl versagen können, ist das globale Ziel dieses Forschungsvorhabens, einen Beitrag zur Erforschung der Lebensdauerphasen im Bereich hoher Lastwechselzahlen bei konstanter und variabler Amplitudenbelastung zu leisten. Hierdurch soll eine sichere Auslegung von Bauteilen, Maschinen und Verkehrsmitteln hinsichtlich der Gesamtlebensdauervorhersage und somit eines Auslegungskriteriums erzielt werden. Der Einfluss variabler Amplitudenbelastung auf die Rissinitiierung, das Risswachstum und die Lebensdauer steht dabei im Vordergrund. Neben der für den VHCF-Bereich typischen Rissinitiierung im Innern kommen auch künstliche Oberflächendefekte in Form von Mikrokerben zum Einsatz. In Ergänzung zu den experimentellen Befunden werden komplexe elastisch-plastische Finite-Elemente-Simulationen durchgeführt, um den Einfluss der variablen Amplitudenbelastung sowie der Mittelspannung auf das Rissschließverhalten an Einschlüssen zu untersuchen. Sowohl elastische als auch elastisch-plastische Risswachstumssimulationen dienen zur Abschätzung der Lebensdauerphasen. Die aus den experimentellen und numerischen Untersuchungen gewonnenen Erkenntnisse und Parameter werden zur Anwendung unterschiedlicher Konzepte für eine Lebensdauerberechnung bei konstanter und variabler Amplitudenbelastung verwendet. Dabei sollen bestehende Konzepte validiert und weiterentwickelt werden.

Bearbeiter:  M. Sc. Carsten Stäcker

Zeitraum:  seit 07/2010

UHCF- Prüfmaschine, Probe und Bruchfläche

in Zusammenarbeit mit:

Forschungszentrum Jülich
Institute of Physics and Material Science, BOKU Wien
Lehrstuhl für Werkstoffkunde, TU Kaiserslautern


gefördert durch:

Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG
(07/2010 - 10/2016)