Experimentelle und theoretische Untersuchungen der Schädigungsmechanismen bei der Rissausbreitung in ferritischen Gusseisenwerkstoffen unter konstanten und variablen Lastamplituden

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Moderne Gusseisenwerkstoffe wie EN-GJS-400-18LT werden heutzutage verstärkt in Windkraftanlagen, Maschinen- und Fahrzeugteilen eingesetzt, wo sie hohen zyklischen Betriebsbelastungen ausgesetzt sind. Für die Bewertung der Restlebensdauer bei detektierten Anrissen, die Festlegung von Inspektionsmaßnahmen und bruchmechanischen Auslegungskriterien ist ein besseres werkstoffwissenschaftliches Verständnis des Risswachstums bei regelmäßiger und regelloser Beanspruchung erforderlich. Im Gegensatz zur häufig bei anderen Werkstoffen beobachteten Verzögerung des Risswachstums nach Überlasten findet man in Gusseisenwerkstoffen anormale Rissbeschleunigungseffekte. Im Projekt sind deshalb grundlegende experimentelle und numerische Untersuchungen zum Einfluss des Gefüges auf das Risswachstumsverhalten anhand ausgewählter kugelförmiger Graphitvarianten bei Lastspitzen und regelloser Beanspruchung vorgesehen. Zur werkstoffmechanisch fundierten Beschreibung werden schädigungsmechanische und mikromechanische Modelle der Bruchprozesszone bei zyklischer Beanspruchung entwickelt, die sich auf quantitative elektronenmikroskopische und mikrotomographische dreidimensionale Analysen der Mikrostruktur und der ablaufenden Schädigungsmechanismen stützen. Ziel ist eine quantitative Vorhersage des Risswachstums bei konstanter und variabler Amplitude, die am Beispiel des Betriebslastspektrums WISPER validiert werden soll.