Entwicklung und Anwendung einer Key Curve-Methode zur bruchmechanischen Werkstoffcharakterisierung von Gusseisenwerkstoffen bei dynamischer Beanspruchung.

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In der modernen Technik werden Gusseisenwerkstoffe mit Kugelgraphit in wachsendem Maße für sicherheitsrelevante Bauteile und Konstruktionen eingesetzt. Bislang fehlt jedoch ein abgesichertes Verfahren zur effizienten Ermittlung der z.B. für Bauteilsicherheitsanalysen unter Unfall- und Havariebedingungen notwendigen dynamischen (schlagartigen) bruchmechanischen Werkstoffkennwerte. Die Zielsetzung des beantragten Forschungsvorhabens besteht daher in der systematischen Erarbeitung und Qualifizierung eines dafür geeigneten Key Curve-Einprobenverfahrens. Als Datenbasis und Referenz werden dynamische Bruchmechanikversuche unter gezielter Variation der Einflussgrößen Werkstoffgefüge, Probengeometrie, Prüftemperatur und Belastungsgeschwindigkeit durchgeführt. Als fortgeschrittene Key Curve-Verfahren werden dann ein analytischer Ansatz (Compliance Ratio Methode) sowie ein numerisches Verfahren (FE-Simulation) erarbeitet und vergleichend bewertet. Im Ergebnis soll ein möglichst effizientes, werkstoffsparendes und einfaches Einprobenverfahren bereitgestellt werden, das es gestattet, für Gusseisenwerkstoffe mit Kugelgraphit dynamische Risswiderstandskurven und daraus abgeleitete Kennwerte für die Bauteilsicherheitsbewertung reproduzierbar und zuverlässig zu ermitteln.