Physikalisch basierte Berechnung der Lebensdauer hochbeanspruchter Werkstoffe und Bauteile der Verkehrs- und Anlagentechnik

基于物理的交通和系统工程中高应力材料和部件的使用寿命计算

• 批准号: 170486073
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Dietmar Eifler
• 金额: --
• 依托单位: Lehrstuhl für Werkstoffkunde (WKK)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2009-12-31 至 2014-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/170486073?language=en
• 关键词: Physikalisch; basierte; Berechnung; der; Lebensdauer

Die zuverlässige Berechnung der Lebensdauer hochbeanspruchter Werkstoffe und Bauteile setzt ein umfassendes Verständnis von Ermüdungsvorgängen und die systematische Untersuchung des Ermüdungsverhaltens voraus. Neben mechanischen Spannung-Dehnung-Hysteresismessungen werden in dem Forschungsvorhaben Temperatur- und elektrische Widerstandsmessverfahren zur detaillierten Bewertung zyklischer Verformungsvorgänge eingesetzt. Temperatur- und Widerstandsmessungen können unabhängig von einer Messlänge zur Online-Überwachung und die Widerstandsmessung darüber hinaus in Inspektionen zur zerstörungsfreien Schädigungsfrüherkennung von Bauteilen eingesetzt werden. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Eisenhüttenkunde (lEHK) der RWTH Aachen und dem Institut für Werkstofftechnik (IWT) der Universität Bremen sollen schadenstolerantere Werkstoffe auf der Basis der derzeit eingesetzten Stähle 100Cr6, 18CrNiMo7-6 und C56E2 unter Verwendung neuer Wärmebehandlungs- und Legierungskonzepte entwickelt werden. Proben der am lEHK Aachen und am IWT Bremen entwickelten Werkstoffe sollen am Lehrstuhl für Werkstoffkunde (WKK) der TU Kaiserslautern insbesondere hinsichtlich ihres Ermüdungsverhaltens unter einstufiger und betriebsnaher Beanspruchung auf der Basis der plastischen Dehnungsamplitude, der Temperaturänderung und der elektrischen Widerstandsänderung detailliert charakterisiert werden. Auf die Untersuchungsergebnisse aufbauend werden durch die Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau (FZG) an der TU München die Ergebnisse in Bauteilversuchen für komplexe Geometrien validiert. Ein am WKK Kaiserslautern entwickeltes neuartiges Versuchskonzept ermöglicht auf der Grundlage einstufiger Messzyklen die Durchführung von Spannung-Dehnung-Hysteresismessungen auch während Betriebsbeanspruchungen. Die hierbei gewonnenen Messgrößen können äquivalent zu Einstufenversuchen in Wechselverformungskurven aufgetragen und zur Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens unter Betriebsbeanspruchung genutzt werden. Die in Einstufenversuchen und Versuchen mit betriebsnahen Beanspruchungen ermittelten Daten dienen als Eingangsgrößen für die physikalisch basierte Lebensdauerberechnungsmethode „PHYBAL . Mit nur einem Laststeigerungsversuch und zwei Einstufenversuchen können Wöhlerkurven in sehr guter Übereinstimmung mit experimentellen Werten berechnet und die Dauerfestigkeit zuverlässig abgeschätzt werden. Mit „PHYBAL kann die Versuchszeit zur Ermittlung von Wöhlerkurven und Lebensdauerlinien gegenüber der konventionellen Vorgehensweise um bis zu 90 % reduziert werden, so dass sich enorme wissenschaftliche und wirtschaftliche Vorteile ergeben. Dies eröffnet die Möglichkeit, die im Rahmen dieses grundlagenorientierten Antrages entwickelten Werkstoffe mit hohem Anwendungspotenzial untereinander und mit den Referenzwerkstoffen 100Cr6. 18CrNiMo7-6 und C56E2 innerhalb kürzester Zeit quantitativ zu vergleichen.

Die zuverläsbergBerechnung der Lebensdauer hochbeanspruchter Werkstoffe und Bauteile setzt ein umfassendes Verständnis von Ermüdungsvorgängen und die systematische Untersuchung des Ermüdungsverhaltens voraus. Neben mechanischen Spannung-Dehnung-Hysteresissungen韦尔登in dem Forschungsvorhaben Temperatur- und elektrische Widerstandsmessverfahren zur detaillierten Bewertung zyklischer Verformungsvorgänge eingesetzt. Temperatur- und Widerstandsmessungen können unabhängig von einer Messlänge zur Online-Überwachung und die Widerstandsmessung darüber hinaus in Inspektionen zur zerstörungsfreien Schädigungsfrüherkennung von Bauteilen eingesetzt韦尔登.在与亚琛工业大学机械制造技术研究所（lEHK）和不莱梅大学机械制造技术研究所（IWT）的合作中，我们以100 Cr 6、18 CrNiMo 7 -6和C56 E2为基础，进行了新的焊接和传统韦尔登。在亚琛和不莱梅的EHK和IWT上，德国工业大学的德国工程师协会（TU Kaiserstern）在为WKK（Lehrstuhl für Werkstoffkunde）提供的材料中，发现了在塑料样品、温度和电气标准的详细特性韦尔登的基础上，通过简单的安装和更好的密封来确保材料的可靠性。通过对慕尼黑工业大学的结构和几何设计研究所（FZG）和复杂几何学的验证，对复杂几何学的结构进行了韦尔登。 Ein am WKK Kaiserlestern entwickeltes neuartiges Versuchskonzept ermöglicht auf der Grundlage einstufiger Messzyklen die Durchführung von Spannung-Dehnung-Hysteresismessungen auch während Betriebsbeanspruchungen. Die hierbei gewonnenen Messgrößen können äequivalent zu Einstufenversuchen in Wechselverformungskurven aufgetragen und zur Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens unter Betriebsbeanspruchung genutzt韦尔登. Die in Einstufenversuchen und Versuchen mit betriebsnahen Beanspruchungen ermittelten Daten dienen als Eingangsgrößen für die physikalisch basierte Lebensdauerberechnungsmethode“PHYBAL . Mit努尔einem Laststeigerungsversuch und zwei Einstufenversuchen können Wöhlerkurven in sehr guter uberestimmung mit experimentellen Werten berechnet und die Dauerfestigkeit zuverlässig abgeschätzt韦尔登. Mit <$PHYBAL可以将传统Vorgehensweise的Wöhlerkurven和Lebensdauerlinien的Ermittlung Versuchszeit zur gegenüber降低90%，从而使这种知识和知识的优势得以实现。Dies eröffnet die Möglichkeit，die im Rahmen dieses grundlagenorientierten Antrages entwickelten Werkstoffe mit hohem Anwendungspotenzial unterinander und mit den Referenzwerkstoffen 100Cr6. 18 CrNiMo 7 -6和C56 E2可用于定量分析。

项目成果

Cyclic Hardness Test PHYBALCHT: A New Short-Time Procedure to Estimate Fatigue Properties of Metallic Materials

循环硬度测试 PHYBALCHT：一种估算金属材料疲劳性能的新短时程序

• DOI: 10.1007/978-3-319-48191-3_6
• 发表时间: 2015
• 期刊: International Journal of Fatigue
• 影响因子: 6
• 作者: H. Kramer;M. Klein;D. Eifler
• 通讯作者: D. Eifler

PHYBALCHT: Kurzzeitverfahren zur Abschätzung der Ermüdungseigenschaften metallischer Werkstoffe

PHYBALCHT：估算金属材料疲劳性能的短期方法

• DOI: 10.3139/105.110235
• 发表时间: 2014
• 期刊: HTM Journal of Heat Treatment and Materials
• 作者: H. Kramer;P. Starke;M. Klein;D. Eifler
• 通讯作者: D. Eifler

Tailoring the Hardening Behavior of 18CrNiMo7‐6 via Cu Alloying

通过铜合金化调整 18CrNiMo7â6 的硬化行为

• DOI: 10.1002/srin.201500129
• 发表时间: 2016
• 期刊: steel research international
• 影响因子: 2.2
• 作者: M. D. Bambach;W. Bleck;H. S. Kramer;M. Klein;D. Eifler;T. Beck;H. Surm;F. Hoffmann;H. W. Zoch;A. Radulescu
• 通讯作者: A. Radulescu