Experimentelle Untersuchung und kristallplastische Simulation des Verhaltens kurzer Ermüdungsrisse in ausgehärteten Aluminiumknetlegierungen mit dem Ziel der Lebensdauervorhersage

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Die Lebensdauer von Werkstoffen und Bauteilen unter zyklischer Beanspruchung wird wesentlich durch die Phasen der Bildung, des Wachstums und der Koaleszenz von Mikrorissen im polykristallinen Gefüge bestimmt. Für die Simulation dieser mikrostrukturellen Versagensmechanismen existieren verschiedene mikromechanische und phänomenologische Kurzriß-Modelle. Ziel des Vorhabens zur Vorhersage des Werkstoffverhaltens und der Initiierung und Ausbreitung von Mikrorissen bis zur Bildung eines makroskopischen Anrisses. Die Abhängigkeit des Mikrorißwachstums von mikrostrukturellen Hindernissen wie Korngrenzen und Einschlüssen sowie der äußeren Belastung (Spannungsamplitude, Spannungsverhältnis, Blockprogramm) soll vom Modell beschrieben werden. Insbesondere soll hierbei der bauteilrelevante zweiachsige Belastungsfall der im dritten Bewilligungszeitraum vorgesehenen Prüfung der Kreuzprobe simuliert werden. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen in ingenieurmäßige Konzepte zur Beurteilung der Lebensdauer von Bauteilen integriert werden. So sollen mit Hilfe von Zellmodellen makroskopische Stoffgesetze für die FE-Simulation des Ermüdungsverhaltens von Bauteilen entwickelt werden. Experimentelle Untersuchungen an der Aluminiumknetlegierung AlMgSi1 belegen einen erheblichen Einfluß der verschiedenartigen Blockkollektive auf die Lebensdauer.