Zeit- und ortsaufgelöste Erfassung und Bewertung des Rißschließeffektes mit Ultraschallverfahren

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Schaper (†)
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 1999 bis 2004
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5205646

Die Ermüdungsrißausbreitung wird maßgeblich über den Rißschließeffekt von Belastungs-, Werkstoff- und Umgebungsbedingungen beeinflußt. Dies trifft insbesondere bei instationären zyklischen Belastungen, schwellwertnaher Rißausbreitung und im Stadium der Kurzrißausbreitung zu. Die Bewertung des Rißschließeffektes ist daher wesentlich für die rechnerische Lebensdauerprognose rißbehafteter Bauteile. Widersprüchliche experimentelle Ergebnisse führen immer wieder zu kontroversen Auffassungen zur praktischen Relevanz des Rißschließeffektes. Ziel des Vorhabens ist es, ein In-situ-Ultraschallverfahren zur Bewertung des Rißschließeffektes zu entwickeln, das wesentliche Nachteile anderer Verfahren überwindet. Auf der Grundlage eines Ultraschall- Laufzeit-Beugungs-Verfahrens sollen Rißschließvorgänge orts- und zeitaufgelöst während des Rißausbreitungsprozesses erfaßt werden. Zur Verfahrensoptimierung werden Simulationsrechnungen zur Schallwellenausbreitung durchgeführt, die auf eine optimale Prüfkopfanordnung sowie auf die Signalbildung in Abhängigkeit von Ausdehnung und Intensität des Rißuferkontaktes ausgerichtet sind. Die methodischen Entwicklungen erfolgen in Verbindung mit Rißausbreitungsexperimenten an Stählen mit unterschiedlichem Festigkeitsniveau sowie an einer aushärtbaren Al-Legierung, wobei Belastungshöhe, Mittellast und Lastfolge variiert werden sollen. Die Meßergebnisse werden durch begleitende fraktografische Untersuchungen der auftretenden Rißschließmechanismen ergänzt. Den Möglichkeiten der meßtechnischen Erfassung des Rißschließeffektes bei kurzen Rissen wird besondere Bedeutung beigemessen. Vergleichende Rißschließexperimente mit anderen Meßtechniken (Nachgiebigkeit) und Modellrechnungen zum Rißschließvorgang runden das Vorhaben ab.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen