Ermüdungsverhalten metallischer Werkstoffe

Bei der Ermüdung von Werkstoffen, insbesondere Metallen, handelt es sich um ein Phänomen, das auftritt, wenn Strukturen wiederholten, vorrangig mechanischen Be- und Entlastungszyklen ausgesetzt sind. Dabei kommt es oft zu einer fortschreitenden und lokalisierten Schädigung des Werkstoffs, welche letztendlich in ein Komplettversagen eines Bauteils münden kann. Der wiederholte Verformungseintrag während der Ermüdung bewirkt Veränderungen im Werkstoffgefüge, welche eine Rissentstehung bereits deutlich unterhalb klassischer Festigkeitskennwerte, wie der Zugfestigkeit oder der Streckgrenze bewirken. Ein grundlegendes Verständnis des Ermüdungsverhaltens ist daher entscheidend für die Konstruktion langlebiger und zuverlässiger Strukturen und stellt sowohl für den Konstrukteur als auch für den Werkstoffentwickler eine notwendige Grundkompetenz zum nachhaltigen Werkstoffeinsatz dar. Auch in der Schadensanalyse spielt die Werkstoffermüdung (leider) nach wie vor eine große Rolle.

Der Ermüdungsprozess beginnt in der Regel bereits vor der Entstehung von Anrissen an Punkten mit Spannungskonzentrationen. Neben makroskopischen Kerben wie z.B. Wellenabsätzen, Nuten oder Schweißnähten, kann es auch an Übergängen oder Unregelmäßigkeiten im Werkstoffgefüge zur Schädigungsakkumulation kommen. Die infolgedessen entstehenden Mikrorisse können anfangs zu klein sein, um entdeckt zu werden, im Laufe der Zeit aber dennoch versagenskritisch werden.

Das Programm im Überblick:

15.04.2024

• Begrüßung und Einführung
• Materialermüdung: Begriffe, Definitionen und gebräuchliche Darstellungen
• Demonstrationsversuch 1: Bestimmung der Lebensdauer bei schwingender Belastung.
• Demonstrationsversuch 2: Ermüdungsbruchflächenanalysen im REM.
• Demonstrationsversuch 3: In-Situ-Verformung.

16.04.2024

• Rissbildung bei zyklischer Beanspruchung
• Ermüdungsverhalten bei hohen und variierenden Temperaturen
• Modellierung der mikromechanischen Ermüdungsschädigung
• Demonstrationsversuch 4: Zyklisches Spannungs-Dehnungsverhalten bei konstanter und variierender Beanspruchungsamplitude.
• Demonstrationsversuch 5: Bedeutung der Gefügeanalyse mittels REM (inkl. EDX, EBSD) zur Mechanismenaufklärung.
• Demonstrationsversuch 6: Mehrachsige Ermüdungsprüfung lasergefügter Strukturen.

17.04.2024

• Ermüdungsrisswachstum
• Ermüdungsverhalten von Kompositwerkstoffen
• Ermüdungschädigung im Kontext laserbasierter Fertigungsverfahren
• Demonstrationsversuch 7: Ermüdungsprüfung nicht-metallischer Werkstoffe.
• Demonstrationsversuch 8: (VHCF) Hochfrequenzermüdungsprüftechnik.
• Demonstrationsversuch 9: Bedeutung der 3-D-Gefügerekonstruktion zur Aufklärung von Ermüdungsschäden.

Zielgruppe:

Die Fortbildungsveranstaltung wendet sich gleichermaßen an Werkstoff- und Maschinenbauingenieure – vom Werkstoffentwickler, Werkstoffverarbeiter bis zum Konstrukteur – also an all jene, die sich mit den materialwissenschaftlichen bis zu werkstofftechnischen Fragestellungen der Ermüdung beschäftigen möchten bzw. müssen.

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