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M.Sc. Anna Wildeis

 
 
 
wildeis-anna-158
Wissenschaftliche Mitarbeiterin
Raum:
PB-A 338
Telefon:
+49 (0)271/740-4744
Telefax:
+49 (0)271/740-14657
E-Mail:
Anschrift:
Universität Siegen
Fakultät IV, Department Maschinenbau
Lehrstuhl für Materialkunde und
Werkstoffprüfung
Paul-Bonatz-Strasse 9-11
57076 Siegen


Arbeitsgebiet:

Erweiterung der mikrostrukturbasierten Bruchmechanik um Eigenspannungen am Beispiel eines martensitischen Stahls und Anwendung auf den bruchmechanischen Festigkeitsnachweis von Federn.

Die Problemstellung:

Die Dimensionierung von Federn aus dem martensitischen Stahl 54SiCr6 geschieht heute nach Normen, welche in der Regel zu einer sehr konservativen Abschätzung der Dauer- und Zeitfestigkeit führen, oder mit Hilfe von Bauteilprüfungen, welche zeit- und kostenintensiv sind. Es besteht deshalb bei Nutzern und Herstellern der Bedarf, die Absicherung der Betriebssicherheit auf ein besser geeignetes Fundament zu stellen.

Zur Langrissausbreitung in martensitischen Stählen existieren bereits zahlreiche Untersuchungsberichte. Die Untersuchung der Rissentstehung in martensitischen Stählen ist Gegenstand aktueller Forschung, wohingegen die Ausbreitung mikrostrukturell kurzer Risse noch weitgehend unerforscht ist. Entsprechend liegen auch keine Erkenntnisse zum Einfluss der im Bauteil auftretenden Eigenspannungen auf diese Phase der Werkstoffschädigung vor. Damit ist die technische Anrissphase, welche bei den technisch relevanten Bruchlastspiel-zahlen mehr als 90% der Anrisslebensdauer ausmachen kann, noch nicht modellhaft beschrieben worden und entzieht sich damit dem allgemeinen Verständnis.

Das Vorhaben:

Mit dem Forschungsvorhaben soll die Grundlage für das Verständnis der metallphysikalischen Vorgänge in eigenspannungsbehafteten martensitischen Federstählen unter zyklischer Beanspruchung mit uniaxialen sowie biaxialen, ebenen Spannungszuständen im HCF Bereich erarbeitet werden, zu denen eigenspannungsinduzierte Effekte des Rissschließens bei der Kurzrissausbreitung gehören. Dadurch soll eine detaillierte Charakterisierung der Mechanismen der Werkstoffschädigung martensitischer Federstähle durch Kurzrisswachstum unter Berücksichtigung von Eigenspannungen und eine materialwissenschaftlich begründete Nachbildung des Wachstumsverhaltens von Ermüdungskurzrissen im Rahmen einer mechanismenorientierten Modellierung und Simulation mit Hilfe der Randelementemethode ermöglicht werden. Mit den gewonnenen Erkenntnissen kann die Lebensdauer eigenspannungsbehafteter, martensitischer Federstähle besser vorhergesagt werden und eine anwendungsorientierte Absicherung der Betriebssicherheit, sowie eine höhere Werkstoffausnutzung erzielt werden. Die Betrachtung des Ausbreitungsverhaltens mikrostrukturell kurzer Risse deckt die Bildung des technischen Anrisses weitgehend mit ab und ist somit im betrachteten Bruchlastspielbereich für die Ermüdungslebensdauer bestimmend.