In der vorliegenden Arbeit wird das temperaturabhängige und thermomechanische Ermüdungsverhalten von zwei Aluminiumgusslegierungen charakterisiert. Die belastungs- und temperaturabhängigen Schädigungsmechanismen werden identifiziert. Die Lebensdauern werden mit einem mechanismenbasierten Risswachstumsmodell vorhergesagt. Zudem wird die Schädigungsentwicklung mit der Finite-Elemente-Methode und mikrostrukturbasierten Zellmodellen untersucht.
Aktualisiert: 2023-06-01
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In dieser Arbeit wird eine Prüfmethodik zur Unterstützung im Entwicklungsprozess und zur Validierung von Lebensdauerberechnungen von Zylinderköpfen und Kolben vorgestellt. Die Prüfung erfolgt dabei realitätsnah unter thermomechanischen Ermüdungslasten überlagert mit hochzyklischen mechanischen Lasten. Für Reduktion von Aufwand und frühzeitigen Einsatz in der Bauteilauslegung werden die Proben auf die versagenskritischen Bereiche reduziert.
Aktualisiert: 2023-06-01
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In dieser Arbeit wird eine Prüfmethodik zur Unterstützung im Entwicklungsprozess und zur Validierung von Lebensdauerberechnungen von Zylinderköpfen und Kolben vorgestellt. Die Prüfung erfolgt dabei realitätsnah unter thermomechanischen Ermüdungslasten überlagert mit hochzyklischen mechanischen Lasten. Für Reduktion von Aufwand und frühzeitigen Einsatz in der Bauteilauslegung werden die Proben auf die versagenskritischen Bereiche reduziert.
Aktualisiert: 2023-03-31
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In der vorliegenden Arbeit wird das temperaturabhängige und thermomechanische Ermüdungsverhalten von zwei Aluminiumgusslegierungen charakterisiert. Die belastungs- und temperaturabhängigen Schädigungsmechanismen werden identifiziert. Die Lebensdauern werden mit einem mechanismenbasierten Risswachstumsmodell vorhergesagt. Zudem wird die Schädigungsentwicklung mit der Finite-Elemente-Methode und mikrostrukturbasierten Zellmodellen untersucht.
Aktualisiert: 2023-03-31
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In this work two approaches for the TMF (thermo-mechanical Fatigue) lifetime prediction were used. Both approaches are based on a nonlinear stress analysis using the elastoplastic material model of CHABOCHE. The lifetime is calculated using two fatigue criteria. The first approach is the fracture mechanics based damage parameter. It assumes that the maximum length of a microcrack represents the damage and TMF lifetime is dominated by microcrack growth. The second damage is model proposed by NEU/SEHITOGLU which describes TMF in terms of mechanical damage, creep damage and oxidation damage. Both approaches show good agreement between experiment and simulation.
Aktualisiert: 2020-12-08
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Eine CAE-Analyse der thermomechanischen Lebensdauer stellt aufgrund zahlreicher Schwierigkeiten ein komplexes Problem dar. Diese Schwierigkeiten entstehen durch die verschiedenen Schritte, die für eine Lebensdaueranalyse nötig sind:
• Die Identifikation und Beschreibung der thermomechanischen Belastung in einem geeigneten Modell
• Die Wahl eines geeigneten Werkstoffgesetzes zur adäquaten Beschreibung des mechanischen Verhaltens
• Ein materialspezifischer Parameter für die Akkumulation der Schädigung
• Ein den Kundenanforderungen entsprechendes Lebensdauerkriterium, das den schadensfreien Betrieb gewährleistet.
Die Belastungen und das Werkstoffgesetz bestimmen die Verformungsantwort des Modells. Basierend auf dieser Antwort kann mit dem Schädigungsparameter eine Lebensdauer abgeschätzt und dem Lebensdauerkriterium gegenübergestellt werden. Für eine komplette Lebensdauermethodik darf man sich nicht auf die einzelnen Punkte des Problems konzentrieren, sondern muss sie, da sie miteinander verknüpft sind, als eine globale Vorgehensweise für die Lebensdaueranalyse betrachten.
Im Rahmen dieser Arbeit sollen die einzelnen Schritte untersucht und der Weg zur Erstellung einer kompletten Lebensdauermethodik für die thermisch-mechanische Belastung von Zylinderköpfen beschrieben werden. Es soll versucht werden eine Verknüpfung zwischen den werkstoffkundlichen Aspekten der meistverwendeten Aluminium- Gusslegierungen und der numerischen Simulation zu erreichen. Ziel ist es, zum einen gezieltere Versuchsrandbedingungen aus Berechnungen der Bauteilbeanspruchung im Motorbetrieb abzuleiten und zum anderen eine belastbare Lebensdaueraussage für die Entwicklung von neuen Motorgenerationen zu ermöglichen. Dabei ist eine genaue Kenntnis der Beanspruchungssituation, der relevanten Belastungsgrößen und der Schädigungsentwicklung im Werkstoff nicht nur für die Auslegung von Interesse, sondern beantwortet auch wichtige Fragen für eine zielgerichtete Optimierung und Weiterentwicklung der verwendeten Legierungen.
Aktualisiert: 2018-10-22
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