43. Vortrags- und Diskussionstagung Werkstoffprüfung 2025
Vortrag
27.11.2025
Beschleunigte Lebensdauerprognose gekerbter Proben basierend auf der Integration zerstörungsfreier Prüfmethoden am Beispiel unlegierter Stähle
AW

Aline Wagner (M.Sc.)

Hochschule Kaiserslautern

Wagner, A. (V)¹; Weber, F.¹; Starke, P.¹
¹Hochschule Kaiserslautern
Vorschau
18 Min.

Zur Auslegung und Bewertung dynamisch beanspruchter metallischer Proben und Bauteile werden typischerweise experimentell ermittelte Wöhlerkurven verwendet. In der Regel werden Wöhlerkurven an ungekerbten Proben mit einem geometrischen Kerbfaktor von 1,0 bestimmt. Technische Bauteile weisen jedoch häufig funktional bedingte Kerben auf, zum Beispiel in Form von Entlastungskerben an Übergängen.

Um den Einfluss der Kerbwirkung auf die Ermüdungseigenschaften metallischer Werkstoffe zu berücksichtigen, besteht ein wesentliches Ziel dieses Beitrages in der Übertragung des Verfahrens StressLife auf gekerbte Proben zur beschleunigten Bereitstellung von Wöhlerkurven. Hierzu werden Proben des Werkstoffs C45E mit definierten Rundkerben, der Kerbfaktoren 1,2 und 1,5, verwendet. Während bisher der Fokus auf der Methodenentwicklung beschleunigter Lebensdauerprognoseverfahren ungekerbter Proben lag, stellt die Verwendung von gekerbten Proben eine innovative Weiterentwicklung dar. Auf ZfP-basierten Signalen, die im Kerbgrund gemessen werden, wird ein erster Schritt zur Skalierbarkeit von Lebensdauerprognoseverfahren hin zu Bauteil-Wöhlerkurven aufgezeigt.

Die vollständig an die gekerbten Proben implementierten ZfP-basierten Prüfmethoden ermöglichen die Detektion beanspruchungsindizierter mikrostruktureller Veränderungen im Kerbgrund. Dies stellt eine methodische und messtechnische Innovation dar, welche relevante Informationen hinsichtlich einer Mechanismenaufklärung und Schädigungsanalyse liefert. Aufgrund der stark lokalisierten Beanspruchungen unterscheidet sich das Werkstoffverhalten im Kerbgrund grundlegend von dem einer ungekerbten Probe, was eine angepasste Betrachtung und Überarbeitung der etablierten Ansätze zur Auswertung erforderlich macht. Die dabei gewonnenen Daten schaffen eine Grundlage für den Übergang zu beschleunigten Bauteil-Wöhlerkurven, mit dem Ziel einer zuverlässigen, ressourceneffizienten und realitätsnahen Bewertung der Ermüdungseigenschaften.

Die ermittelten Kerb-Wöhlerkurven werden systematisch hinsichtlich des Einflusses unterschiedlicher Kerbfaktoren auf Lage, Steigung und Streuung der Wöhlerkurven untersucht, um eine direkte Einbindung in beschleunigte Lebensdauerprognoseverfahren zu ermöglichen.

Manuskript

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