Forschungsdatenbank

Die Lebensdauer von zyklisch belasteten metallischen Komponenten ist meist durch die Erm¨¹dung der eingesetzten Werkstoffe begrenzt. Teilweise Irreversibilit?t der zyklischen plastischen Verformung f¨¹hrt zu Dehnungslokalisierung, Rissbildung und -ausbreitung und schlie?lich zum Bruch. Die Rissbildung wie auch das f¨¹r die Bauteillebensdauer wichtige fr¨¹he Kurzrisswachstum werden ma?geblich durch die Mikrostruktur des Werkstoffs beeinflusst. Insbesondere kommt es aufgrund ung¨¹nstiger Orientierungen der K?rner und Korngrenzen zu zus?tzlichen Spannungskonzentrationen, so dass selbst bei makroskopisch elastischen Deformationen lokale plastische Deformationen in den K?rnern auftreten.

Damit ein Verst?ndnis f¨¹r die Mechanismen der Rissbildung und des Risswachstums erreicht werden kann, werden daher einerseits experimentelle Untersuchungen unter Ber¨¹cksichtigung der Kornstruktur durchgef¨¹hrt, wobei sowohl mechanische Werkstoffpr¨¹fungen als auch analytische Methoden, wie z. B. EBSD (electron backscatter diffraction), zum Einsatz kommen. Andererseits bieten theoretische und numerische Untersuchungen mit der Finite-Elemente Methode und Plastizit?tsmodellen f¨¹r Ein- und Polykristalle Einblicke in die werkstoffmechanischen Vorg?nge, die Erkl?rungen f¨¹r experimentelle Beobachtungen und Grundlagen zur Entwicklung von mechanismenbasierten Modellen zur Erm¨¹dungslebensdauervorhersage liefern k?nnen. Hierzu m¨¹ssen jedoch die Plastizit?tsmodelle in der Lage sein, die wesentlichen werkstoffmechanischen Ph?nomene bei zyklischen Belastungen abbilden k?nnen. Hierzu geh?rt insbesondere der die Verfestigung des Werkstoffs bestimmende Bauschinger-Effekt [11]. Dabei treten plastische Verformungen nach einer Lastumkehr bereits bei Spannungen auf, die betragsm??ig deutlich niedriger sind als die betragsm??igen Spannungen, die vor der Lastumkehr zur plastischen Verformung notwendig waren. Der Bauschinger-Effekt bewirkt somit eine richtungsabh?ngige Verfestigung des Werkstoffs.