Numerische bruchmechanische Untersuchung der Reibermüdung mit dem Ziel der LCF-Lebensdauervorhersage

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Huang Yuan
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 42205542

In der ersten Phase des Projektes (DFG GZ Yu119/5-1) wurde ein XFEM-Programm für Ermüdungsrisswachstum unter Mixed-Mode-Bedingung entwickelt. Die akkumulative Werkstoffschädigung wurde von einem neu entwickelten Kohäsivzonenmodell erfasst. Das XFEM Programm ermöglicht die Entstehung und das Wachstum der Ermüdungsrisse in der numerischen Simulation, allein gesteuert durch das entsprechende Bruchkriterium, ohne Änderungen im FEM-Netz. Die Ergebnisse konnten mit bekannten Versuchen validiert werden und zeigten, dass das Modell einen neuen Weg zur Vorhersage des Risswachstums im LCF-Bereich einschlägt. Um das Modell in der Reibermüdung einzusetzen, sind jedoch weitere umfangreiche experimentelle und numerische Untersuchungen notwendig. In diesem Fortsetzungsantrag wird eine systematische Untersuchung in gekerbten und angerissenen Proben vorgeschlagen. Mit Hilfe der Versuche an CTS-Proben mit verschiedenen Kerbradien soll die akkumulative Schädigung für das Kohäsivzonenmodell weiterentwickelt werden. Die Schädigungsevolutionsgleichung soll für reale LCF-Proben modifiziert werden. Aufgrund der numerischen Berechnungen mit der XFEM wird versucht, ein neues Lebensdauergesetz für die scharfkantige Reibermüdung analog zum Paris-Gesetz zu formulieren, das sowohl die Rissentstehung als auch das Risswachstum unter zyklischen Belastungen beschreibt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen