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Mechanismenorientierte Lebensdauervorhersage für zyklisch beanspruchte metallische Werkstoffe / SPP 1036

Fatigue Life-Time Prediction of Metals Based on Microstructural Behaviour

16.09.2003

Programmbeschreibung / Programme Summary

Um die dringend notwendigen Fortschritte im Bereich der Lebensdauervorhersage von zyklisch belasteten metallischen Bauteilen zu erreichen, werden in diesem Schwerpunktprogramm Berechnungsmodelle auf der Grundlage der wirksamen Ermüdungsmechanismen entwickelt. Diese Modelle, die zunächst an Proben mit makroskopisch homogenem Werkstoffzustand und homogener Beanspruchung verifiziert werden, sind dann auf bauteiltypische inhomogene Werkstoff- und Beanspruchungszustände zu übertragen. In allen dazu durchgeführten Untersuchungen und Entwicklungen wird der Zusammenhang zwischen den mikrostrukturell ablaufenden Ermüdungsmechanismen und der korrespondierenden Lebensdauer bis zum technischen Anriss dargestellt. Bisher dienten mikrostrukturell orientierte Arbeiten vorrangig der Identifikation und der Beschreibung der einzelnen Ermüdungsprozesse, während werkstoffmechanische Ansätze vorrangig Lebensdauerabschätzungen zum Ziel hatten. Es ist das erklärte Ziel dieses Schwerpunktprogramms, diese bis heute weitgehend separat betriebenen Arbeitsrichtungen zusammenzuführen, um dadurch Verbesserungen der Lebensdauervorhersagemethoden zu erreichen. Vor diesem Hintergrund werden Vorhaben gefördert, die mikrostrukturelle Ermüdungsprozesse direkt mit Lebensdauervorhersagen verbinden. Hierbei variieren die einzelnen mikromechanischen Ansätze von der Simulation der Kristallplastizität bis zur stochastischen Beschreibung der Mikrorissausbreitung. Die Untersuchungen werden an metallischen Werkstoffen und Bauteilen mit technisch wichtigen Gefügezuständen durchgeführt.

To achieve the necessary progress in lifetime prediction of metallic components which are subjected to fatigue loading, in this priority programme models are developed which base on the active fatigue mechanisms. These models, which are verified at specimens with homogeneous material and stress states, are later transferred to inhomogeneous conditions which are typical for components. In all corresponding works and developments the correlation between the microstructural fatigue mechanisms and the lifetime until the development of a macroscopic fatigue crack is presented. Until today, in this field the investigation of the microstructure was mainly used to identify and describe the fatigue mechanisms, whereas mechanical investigations mainly aimed at the lifetime prediction. It is the aim of this priority programme to lead these two directions together in order to improve the methods of fatigue lifetime prediction. On this background, projects are promoted which combine observed microstructural fatigue processes which lifetime predictions. The theoretical models vary from the application of crystal plasticity unto the stochastic description of microcrack propagation. The experiments are performed at metals with microstructures of technical relevance and components.

Sprecher / Spokesperson:

Professor Dr.-Ing. Peter Mayr
Stiftung Institut für Werkstofftechnik
Badgasteiner Straße 3 · 28359 Bremen
Tel.: (0421) 218-5300 · Fax.: (0421) 218-5474
E-Mail: mayr@iwt-bremen.de

Further Information: www.iwt-bremen.de/wt/dfgsp/