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Projektlaufzeit:
01.10.2017 - 30.09.2020
Antragsteller/in:
Prof. Dr. Ulrich Krupp
Drittmittelgeber/Förderlinie:
DFG
Fakultät:
Ingenieurwissenschaften und Informatik
Fördersumme:
€ 321.696,00
Projektpartner extern:
Prof. Dr. Thomas Seifert; Hochschule Offenburg
Projektzusammenfassung:

Die Lebensdauer von zyklisch belasteten metallischen Komponenten ist meist durch die Ermüdung der eingesetzten Werkstoffe begrenzt. Teilweise Irreversibilität der zyklischen plastischen Verformung führt zu Dehnungslokalisierung, Rissbildung und -ausbreitung und schließlich zum Bruch. Die Rissbildung wie auch das für die Bauteillebensdauer wichtige frühe Kurzrisswachstum werden maßgeblich durch die Mikrostruktur des Werkstoffs beeinflusst. Insbesondere kommt es aufgrund ungünstiger Orientierungen der Körner und Korngrenzen zu zusätzlichen Spannungskonzentrationen, so dass selbst bei makroskopisch elastischen Deformationen lokale plastische Deformationen in den Körnern auftreten.
Damit ein Verständnis für die Mechanismen der Rissbildung und des Risswachstums erreicht werden kann, werden daher einerseits experimentelle Untersuchungen unter Berücksichtigung der Kornstruktur durchgeführt, wobei sowohl mechanische Werkstoffprüfungen als auch analytische Methoden, wie z.B. EBSD (electron backscatter diffraction), zum Einsatz kommen. Andererseits bieten theoretische und numerische Untersuchungen mit der Finite-Elemente Methode und Plastizitätsmodellen für Ein- und Polykristalle Einblicke in die werkstoffmechanischen Vorgänge, die Erklärungen für experimentelle Beobachtungen und Grundlagen zur Entwicklung von mechanismenbasierten Modellen zur Ermüdungslebensdauervorhersage liefern können. Hierzu müssen jedoch die Plastizitätsmodelle in der Lage sein, die wesentlichen werkstoffmechanischen Phänomene bei zyklischen Belastungen abbilden können. Hierzu gehört insbesondere der die Verfestigung des Werkstoffs bestimmende Bauschinger-Effekt [11]. Dabei treten plastische Verformungen nach einer Lastumkehr bereits bei Spannungen auf, die betragsmäßig deutlich niedriger sind als die betragsmäßigen Spannungen, die vor der Lastumkehr zur plastischen Verformung notwendig waren. Der Bauschinger-Effekt bewirkt somit eine richtungsabhängige Verfestigung des Werk-stoffs.

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