M. Wagner
 Wissenschaftlicher MitarbeiterArbeitsgebiet: "Berechnung der Anrisslebensdauer im Brennraumdach von Aluminium-Zylinderköpfen unter TMF-Beanspruchung"Durch An- und Abfahrvorgänge kommt es in Zylinderköpfen aus aushärtbaren Aluminiumgusslegierungen zur thermomechanischen Ermüdung (TMF) und dadurch zur Rissbildung in den kritischen Stegbereichen im Brennraumdach. Ziel der Arbeit ist die Berechnung der Anrisslebensdauer im Brennraumdach von Aluminium-Zylinderköpfen unter TMF-Beanspruchung. Zur gesamtheitlichen Analyse von Zylinderköpfen werden mehrere Gefügezustände infolge unterschiedlicher Erstarrungszeiten untersucht. Dazu werden Proben aus einzelnen Stellen im Zylinderkopf extrahiert. Zusätzlich werden unterschiedliche Wärmebehandlungs- sowie Auslagerungszustände untersucht. Die Modellierung des thermomechanischen Verformungsverhaltens erfolgt über ein viskoplastisches Materialmodell inklusive der Berücksichtigung der Festigkeitsabnahme durch Überalterung. Die Parameter werden durch die Anpassung der Modelle an einachsige dehnungs- und dehnratenabhängige Versuche mit Haltezeiten sowie an Härtemessungen identifiziert. Durch TMF-Versuche wird die Simulation des thermomechanischen Verformungsverhaltens validiert. Durch metallo- und fraktografische Untersuchungen werden die resultierenden Schädigungsmechanismen im Zylinderkopf identifiziert und daraus ein Schädigungsmodell abgeleitet, das die Anrisslebensdauer unter Verwendung der Ergebnisse der Verformungsmodellierung berechnet.
Die Berechnung der Anrisslebensdauer am Zylinderkopf erfolgt durch das kalibrierte Verformungs- und Schädigungsmodell unter Verwendung experimentell ermittelter physikalischer Eigenschaften. Durch thermomechanische Ermüdungsversuche am Zylinderkopf wird die Berechnung der Anrisslebensdauer am Zylinderkopf validiert. |