Please choose your delivery country and your customer group
Werden Bauteile bei hohen Temperaturen beansprucht, so werden über die gesamte Betriebsdauer inelastische Dehnungen akkumuliert. In der Regel werden bei Erreichen einer Kriechdehnung von 1% überwachende Maßnahmen eingeleitet. Für diese Bauteilbewertung werden Daten aus Zeitstandversuchen verwendet. Vorhandene innere und äußere Fehlstellen (Risse, Lunker, Kerben, etc.) müssen zusätzlich über kriechbruchmechanische Bewertungsansätze mit in die Bauteilbewertung einbezogen werden. Kriechverformungen können an solchen Spannungskonzentrationsstellen mit der Einleitung und dem Wachstum von Kriechrissen bzw. Kriechermüdungsrissen verbunden sein und begrenzen dann die Bauteillebensdauer. Bisherige Untersuchungen lassen darauf schließen, dass es abhängig vom Verformungsvermögen des Werkstoffes, eine minimale Fehlergröße beziehungsweise Rissgröße gibt, unterhalb welcher Risswachstum (Zeitpunkt tA) nicht vor Erreichen der durch die Zeitstandauslegung ermittelten Betriebsdauer (Erreichen von 1% Kriechdehnung tp1) der fehlerfreien Komponenten beginnt. Für solche Risskonfigurationen kann auf einen bruchmechanischen Festigkeitsnachweis verzichtet werden. Ziel des Vorhabens ist es zu klären, wie und wann bei bestimmter Werkstoffduktilität (Bruchverformungsvermögen) eine vereinfachte Beschreibung des Rissverhaltens unter Kriechbeanspruchung verwendet werden darf. Dabei soll die Frage beantwortet werden, bis zu welcher Rissgröße a_grenz abhängig von der Werkstoffduktilität, keine kriechbruchmechanische Kontrolle des Rissverhaltens erfolgen muss. Hierzu werden Finite-Element-(FE-)Berechnungen durchgeführt, in denen für ausgewählte Probengeometrien aus Werkstoffen unterschiedlicher Werkstoffduktilität, mit gestaffelt tiefen Rissen (Anfangsrisslänge a_0) und unterschiedlich tiefem Hinterland (Ligament W) die Zeiten bis zum Anriss auf Basis eines dehnungsbasierten Kriteriums bestimmt werden. Zur Beschreibung der Kriechdehnungen wird ein modifizierter Ansatz nach Graham und Walles sowie eine modifizierte Formulierung nach Garofalo verwendet. Innerhalb der mathematischen Kriechformulierung wird die Werkstoffschädigung durch einen Schädigungsparameter dargestellt. Mittels der durchgeführten FE-Berechnungen kann untersucht werden, ob ein für den Versagenszeitpunkt der Versuchsproben charakteristischer Wert dieses Schädigungsparameters gefunden werden kann. Es wird untersucht, ob die Schädigung im Werkstoff durch Bildung von Kriechporen mit dem empirischen Schädigungsparameter D korreliert werden kann. Hierzu ist der Einfluss der Mehrachsigkeit des Spannungszustandes zu ermitteln.