Einfluss der Mikrostruktur auf die Rissinitiierung und Rissentwicklung in Al(6061)/Al2O3 unter zyklischer Belastung - Tomogrammbasierte 3D-Modellierung und Experimente

循环加载下微观结构对 Al(6061)/Al2O3 裂纹萌生和裂纹发展的影响 - 基于断层扫描的 3D 建模和实验

基本信息

项目摘要

Das mechanische Verhalten von Verbundwerkstoffen unter zyklischer Belastung ist sehr komplex und in vielen Aspekten bis heute nicht geklärt. Es fehlen systematische Untersuchungen, die ein vertieftes Verständnis für die Korrelation zwischen Mikrostruktur und Verformungs- sowie Schädigungsvorgängen von Metallmatrixverbundwerkstoffen (metal matrix composites, MMCs) ausführlich geben würden. In dem geplanten Vorhaben sollte der Einfluss der Matrixeigenschaften in MMCs, am Beispiel von Al(6061 )/AI203 - Teilchenverbundwerkstoff auf die Rissinitiierungsstellen und Risspfade unter zyklischer Belastung untersucht werden. Es gibt eine begründete Vermutung, dass der Ausscheidungszustand in der Matrix („hart" oder „weich") die rissauslösenden Mechanismen beeinflusst. Die Klärung dieses Einflusses soll mit einer dreidimensionalen Analyse der Schädigungsinitiierung und Rissentwicklung in diesem Werkstoff erfolgen. Eine Kombination von Phasenkontrast-Tomographie und Holotomographie wird detaillierte Informationen über die dreidimensionale Mikrostruktur und Schädigungsentwicklung während der zyklischen Belastung liefern. Die auf der Basis der Tomogramme aufgebauten Modelle werden entsprechend den experimentellen Randbedingungen zyklisch belastet, um mit Hilfe der FE-Methode die Verformungen sowie Rissinitiierung und Rissentwicklung im Gefüge zu simulieren. Die experimentellen Ergebnisse werden mit den Simulationen bezüglich der Lokalisierung, Verteilung und Länge der Risse als Funktion der Zyklenzahl verglichen. Damit besteht die Möglichkeit, den Einfluss des Matrixzustandes auf das Schädigungsverhalten des AI/AI2O3 Verbundwerkstoffs unter zyklischer Belastung besser zu verstehen. Dies würde ermöglichen einen zusätzlichen Parameter bei Gestaltung von verbesserten Werkstoffen in die Analyse einzubringen.
这种机械式的垂直于旋转轴的工作原理非常复杂,而且在今天的许多方面都不太清楚。作为一种系统的研究,这种垂直的微结构和变形的相互关系--金属基复合材料(MMCs)的变形机制已经形成。为了解决金属基复合材料中基体结构的影响,采用Al(6061)/Al 203-Teilchenvertebrostoff材料,对基体结构进行了初始化,并对基体结构进行了韦尔登。这是一个令人惊讶的变化,因为矩阵中的Ausscheidungszustand(“哈特”或“weich”)是对机械学的影响。该Klärung dieses Einflusses soll mit einer dreidimensionalen Analyse der Schädigungsininitierung und Rissentwicklung in diesem Werkstoff erfolgen.相位对比层析成像和全息层析成像的结合将详细地提供三维微结构和三维图像信息。以断层扫描为基础的韦尔登模型,利用有限元方法模拟计算了不同条件下的Rissinitiierung和Rissentwicklung。该实验通过模拟Zyklenzahl的Lokalisierung、Verteilung和Länge来确定韦尔登。Damit besteht die Möglichkeit,den Einfluss des Matrixzustandes auf das Schädigungsverhalten des AI/AI2O3 Versatile werkstoffs unter zyklischer Belastung besser zu verstehen. Dies würde ermöglichen einen zusätzlichen Parameter bei Gestaltung von verbesserten Werkstoffen in die Analyse einzubringen.

项目成果

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