Effect of overloads on properties and propagation of microstructurally short fatigue cracks

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Neuere Untersuchungen an zyklisch beanspruchten Werkstoffen zeigen, daß sich Wechsel der Beanspruchungsamplitude, vor allem Überlastzyklen, besonders stark auf die Lebensdauer auswirken können, falls sie in einem so frühen Ermüdungsstadium erfolgen, daß nur mit mikrostrukturell kurzen Rissen (MKR) zu rechnen ist. Für die Optimierung des Überlastregimes hinsichtlich einer Lebensdauerverlängerung werden geeignete lokale Meßgrößen benötigt, die auf die Änderung der Eigenschaften der MKR bzw. der Rißumgebung durch Überlast ansprechen. Eine der relevanten Meßgrößen ist die Rißuferverschiebung (COD von crack opening displacement) auf der Probenoberfläche als Funktion der äußeren Last, sogn. COD-Kraft-Kurven. Für MKR in Werkstoffen mit charakteristischen Gefügegrößen kleiner als 100 µm bietet sich dafür die in-situ Verformung im REM an. COD-Kraft-Kurven und andere schädigungsrelevante Parameter von MKR sollen während des Überlastzyklus und nach Rückkehr zur Normallast gemessen und mit den Wachstumsgeschwindigkeiten der MKR korreliert werden. Der Informationsgehalt der COD-Kraft-Kurven soll durch Experimente an Modellproben (Nickelein- und vielkristalle) und durch geeignete Modellansätze studiert, und die Erkenntnisse aus den Modellexperimenten sollen dann auf technisch relevante Werkstoffe mit hoher Duktilität (Austenitstahl) und mit hoher Festigkeit (b-Titan) angewendet werden.