Modelle zur Lebensdauerabschätzung von metallischen und keramischen Strukturen (D 05)

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Die Lebensdauerabschätzung von chemischen Raketenantrieben wird durch die Überlagerung von thermischer, chemischer und mechanischer Beanspruchung erschwert. Bestehende, auf makroskopischer Beobachtung basierende Ansätze berücksichtigen die Interaktion der Einflussfaktoren nur ungenügend und verfügen über einen sehr eingeschränkten, meist triebwerkspezifischen Anwendungsbereich. Um das Lebensdauerverhalten unter komplexen Beanspruchungssituationen abschätzen zu können, werden in diesem Teilprojekt physikalisch und mikromechanisch motivierte Modellierungsstrategien entwickelt und sowohl auf Metalle als auch auf Faserkeramiken angewendet. Es erfolgt eine hierarchische Modellierung über mehrere Skalen hinweg, wobei atomistische bzw. mikromechanische Beobachtungen in Regeln gefasst und in mesoskopische Modelle eingebracht werden. Die homogenisierten Eigenschaften entsprechen dann dem makroskopischen Materialverhalten. Eine Validierung des entwickelten Modells erfolgt mittels experimenteller Untersuchungen in Zusammenarbeit mit den anderen Teilprojekten. Es wird eine umfassende Werkstoffcharakterisierung hinsichtlich Lebensdauer und Materialdegradation ermöglicht, die aufgrund ihres breiten Gültigkeitsbereichs bereits in der Auslegungsphase eines Triebwerkes zur Anwendung kommen kann.