Modellierung der Zeitfestigkeit und des Rissfortschrittverhaltens von Stählen

  Schaubild des Modellansatzes zur Bestimmung der Zeitfestigkeit Urheberrecht: IEHK Schaubild des Modellansatzes zur Bestimmung der Zeitfestigkeit (von links nach rechts): RVE des Stahls 38MnSiV5; Histogramm der Extremwerte der akkumulierten plastischen Dehnung in grau, extrahiert aus einem Simulationsset mit R=-1 und σ_a=402 MPa; effek

Im Rahmen des RFCS-Projekts “Freqtigue” sollen für gängige Stähle der Automobilindustrie eine Materialdatenbank erstellt werden, in welcher unterschiedliche Parameter bezüglich Schwingfestigkeit und Rissfortschritt bei zyklischer Belastung mit unterschiedlichen Schwingfrequenzen gesammelt werden. Die Testfrequenzen reichen von 25 Hz bis zu 20 000 Hz. Die zyklischen Tests im Kilohertz-Bereich erlauben es Bauteillebensdauern im Bereich von mehreren Milliarden Lastwechseln innerhalb kürzester Zeit zu ermitteln und liefern so Informationen über das Versagensverhalten der Stähle in typischen Lebensdauerbereichen von Bauteilen bis zu einem Zeitraum von einem Jahrhundert. Ein Schwerpunkt bildet hierbei die Modellierung der Lebensdauer unter zyklischer Belastung mit kommerzieller Berechnungssoftware. Hierfür wird mit einem skalenübergreifenden Ansatz gearbeitet. Über eine hohe Zahl an repräsentativen Volumenelementen der Mikrostruktur und einem Kristallplastizitätsmodell können, in Abhängigkeit der Mikrostruktur, lokale Plastizität und somit Materialschädigung berechnet werden. Über einen Ansatz, der die statistische Streuung dieser Indikatoren in Betracht zieht, können Ermüdungskennwerte berechnet und die Lebensdauer vorhergesagt werden.