Experimentelle und modellmäßige Identifikation von Mechanismen der Rissinitiierung und Mikrorissausbreitung in oberflächenverfestigten Strukturwerkstoffen während der Ermüdung bei hohen Lastspielzahlen

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Die Lebensdauer technischer Werkstoffe in Beanspruchungsbereichen nahe der Dauerfestigkeit wird im Wesentlichen durch die Rissinitiierung und die Mikrorissausbreitung bestimmt. Die zugrunde liegenden Schädigungsmechanismen sind allerdings insbesondere bei sehr hohen Zyklenzahlen (N 106) nur unzureichend verstanden, was eine mechanismenorientierte Vorhersage der Ermüdungsrissausbreitung unter solchen Bedingungen ausschließt. Anknüpfend an Vorarbeiten der beteiligten Arbeitsgruppen soll im beantragten Vorhaben erstmals die Prozesskette Wärmebehandlung, Oberflächenmodifikation, Hochfrequenzermüdung, Schädigungsentwicklung und Versagen exemplarisch an zwei modernen zweiphasigen Werkstoffen in ihrer Gesamtheit analysiert und optimiert werden. Zu diesem Zweck werden moderne experimentelle Methoden der mechanischen Werkstoffprüfung, wie u.a. der Einsatz einer servohydraulischen 1000Hz-Prüfmaschine, der Mikrostrukturanalyse, der automatischen Rückstreuelektronenbeugung im Rasterelektronenmikroskop und der Laserschockbehandlung zur Oberflächenmodifikation, mit einem neuen physikalisch orientierten Modell auf Basis der Randelemente- und Finite-ElementeMethode verknüpft. Durch ein präzise aufeinander abgestimmtes Arbeitsprogramm wird somit eine quantitative Beschreibung des Schädigungsablaufs im Bereich hoher und sehr hoher Lastspielzahlen ermöglicht.