Entwicklung eines mechanismenorientierten Modells zur Lebensdauervorhersage unter Einbeziehung mikrostruktureller Barrieren und der verformungsinduzierten Martensitbildung

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Zur Beschreibung der mikrostrukturellen Kurzrissausbreitung wurde an der Universität Siegen ein Modell entwickelt, das den Riss und seine plastische Zone mit Hilfe mathematischer Versetzungen nachbildet [1-5] und die Randelementemethode als Diskretisierungsverfahren nutzt. Es berücksichtigt die durch die Missorientierung der Gefügekörner hervorgerufene Barrierewirkung von Korn- bzw. Phasengrenzen. In dem beantragten Forschungsvorhaben soll diese Barrierewirkung durch die Einbeziehung des Einflusses von Anisotropiespannungen verbessert nachgebildet werden. In der ersten Projektphase konnten bereits die notwendigen Voraussetzungen für die Bestimmung von Anisotropiespannungen durch Vernetzung der Korngrenzen mittels eines gemischten Ansatzes mit Absolut- und Relativverschiebungen geschaffen werden. Zudem soll der Einfluss von martensitischer Phasenumwandlung, die in metastabilen austenitischen Edelstählen infolge zyklischer plastischer Dehnung auftritt, auf die Kurzrissausbreitung modelliert werden. Ferner wird die Simulation der gesamten Lebensdauer eines zyklisch belasteten Bauteiles von der Rissentstehung bis zum Bruch angestrebt. Die Verifikation des Modells wird durch experimentelle Daten in enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Strukturphysik (ISP) der TU Dresden und dem Institut für Werkstofftechnik der Universität Siegen erfolgen.