Lebensdauervorhersagen verbessern - Rissentstehung und Kurzrisswachstum unter Schwingbelastung

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Lebensdauervorhersagen verbessern - Rissentstehung und Kurzrisswachstum unter Schwingbelastung

Vormwald, Michael

Ermüdungsrisse entstehen an mikrostrukturellen Defekten. Die Mikrorissdichte ist stark werkstoff- und beanspruchungshöhenabhängig. Bei ausgeprägter Mehrfachrissbildung haben Defektgröße, -form und -lage zur Werkstoffoberfläche sowie zu benachbarten Rissen entscheidenden Einfluss darauf, ob der Defekt versagensmaßgebend wird. Neuere Verfahren der Lebensdauerberechnung versuchen durch Simulation dieses Zufallsprozesses zu verbesserten Lebensdauervorhersagen zu gelangen. Die Mikrostruktur beeinflusst das Risswachstum im frühen Stadium. Modellhafte Beschreibungen gelingen entweder durch empirisches Erfassen des Effektes im Risswachstumsgesetz oder durch Abbilden der inhomogenen Mikrostruktur in einem entsprechenden mechanischen Modell. Mit derartigen Modellvorstellungen lässt sich auch die Dauerfestigkeit im makroskopisch rissfreien Zustand mit bruchmechanischen Betrachtungen erklären. Dies muss auf der Basis der elastisch-plastischen Bruchmechanik erfolgen. Als Rissspitzen-Beanspruchungsparameter werden die Rissspitzenverschiebung und das J-Integral verwendet. Darüber hinaus ist das Rissschließen zu berücksichtigen, das sich vom entsprechenden Verhalten langer Risse unterscheidet.