Ermittlung des intrinsischen Schwellenwerts und dessen Validierung als Werkstoffparameter
Laufendes Projekt
Förderinstitution: IGF/AIF-Vorhaben
Projektnummer: 20530 N
Projektlaufzeit:
Bearbeiter: Josef Schönherr, M.Sc.
Kurzdarstellung
Bei der schadenstoleranten Auslegung kann mittels bruchmechanischer Methoden die Restlebensdauer ermittelt und Inspektionsintervalle abgeleitet werden. Diese Vorgehensweise ist Stand der Technik, sofern die Paris-Gerade betroffen ist und keine Lastfolgeeffekte auftreten. In der Praxis werden viele Strukturen auf Lastniveaus beansprucht, die dem Schwellenwertbereich entsprechen. In diesem Bereich kann die ermittelte Restlebensdauer in hohem Maße überschätzt werden, was auf Defizite bei der Ermittlung des Schwellenwerts zurückzuführen ist. Der Schwellenwert ∆Kth gegen zyklische Rissausbreitung besteht aus einem intrinsischen Anteil ∆Kth,eff und einem Rissschließeffekt bedingten Anteil ∆Kth,op, der von vielen Einflussfaktoren abhängt (∆Kth = ∆Kth,eff + ∆Kth,op).
Die bruchmechanische Analyse wird zweckmäßigerweise auf der Grundlage rissschließkorrigierter Werte für den zyklischen Spannungsintensitätsfaktor ∆K durchgeführt. Somit wird der intrinsische Schwellenwert ∆Kth,eff maßgebender Parameter der Werkstoffseite. Das hat erhebliche Vorteile, da ∆Kth,eff vermutlich ein echter Werkstoffkennwert ist. Das und die potentielle Korrelation des Kennwertes mit den elastischen Werkstoffeigenschaften sowie Gitterkonstanten ermöglicht nicht nur eine genaue, sondern auch eine einfache und robuste Möglichkeit der Ermittlung der Restlebensdauer.
Schwerpunkte des Projekts sind der Vergleich verschiedener Methoden zur Ermittlung des intrinsischen Schwellenwerts und die Untersuchung des Umgebungseinflusses und der damit in Verbindung stehenden Belastungsfrequenz an einem korrosionsempfindlichen Stahl. Aus den gewonnen Erkenntnissen werden Empfehlungen zur Bestimmung des intrinsischen Schwellenwerts und für die schadenstolerante Auslegung abgeleitet.
Förderhinweis
Das IGF-Vorhaben 20530 N der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V. wurde über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Hinweise für Mitglieder des projektbegleitenden Ausschusses
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