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Identifikation und Charakterisierung dreidimensionaler Rissausbreitungsvorgänge mittels DIC

Zur Bewertung der Lebensdauer und Schadenstoleranz dünnwandiger Aluminium-Blechstrukturen in Flugzeugrumpfstrukturen ist eine genaue Beschreibung des Ermüdungsrissverhaltens essenziell. Das Rissspitzenfeld lässt sich im linear-elastischen Fall analytisch mithilfe der Williams-Reihe quantifizieren. Infolge der lokalen Spannungsüberhöhungen, prägt sich dabei eine plastische Zone an der Rissfront aus, die an der Oberfläche mittels digitaler Bildkorrelation (DIC) erfasst wird.

Ermüdungsrissfortschrittsversuche an MT160 Proben der Legierung AA2024-T3 zeigen bei einer Dicke von 2 mm und einem R-Verhältnis von 0,1 texturabhängig einen Übergang von geradem Riss zu einer schräg oder V-förmigen Rissfront, sowie eine Veränderung der…

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Produktdetails
Beschreibung

Der Rissspitzenverformungszustand wird durch ein 2D DIC-Mikroskop im Bildbereich von 8,6 x 5,4 mm² erfasst. In den DIC-Daten wird automatisch die Rissspitze identifiziert, die Ausprägung der plastischen Zone mit Deskriptoren charakterisiert und die Rissspitzenbeanspruchungen bestimmt. Mittels 3D Scan werden nach Probenversagen die Bruchflächen digitalisiert und der Bruchmodus (gerade, V, S) wird durch Schnittebenen ortsaufgelöst bestimmt.

Zusammen mit der Ausprägung der plastischen Zone, liefert dies Informationen über die Bruchflächenausprägung im Bauteilinneren, die Rissausbreitungsrichtung und -verzweigungen in Relation mit der Textur und dem lokalen ∆K.

Die Dimensionsreduktion dieser komplexen Auswertungen in diskrete Zahlenreihen ermöglich die Abbildung von Korrelationen und Kausalitäten bei der Ermüdungsrissausbreitung. Diese Erkenntnisse werden schließlich in zukünftigen Rissvorhersagemodellen Anwendung finden.

Artikelnummer: BR-2023-001

Titel: Identifikation und Charakterisierung dreidimensionaler Rissausbreitungsvorgänge mittels DIC
Autor(en): V. Schöne, F. Paysan, D. Melching, T. Strohmann, E. Breitbarth
DOI: 10.48447/BR-2023-001
Veranstaltung: 55. Tagung des Arbeitskreises Bruchmechanik und Bauteilsicherheit
Jahr der Veröffentlichung: 2023
Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)
Sprache: Deutsch
Stichwörter: Rissfortschrittsexperimente,Bruchmodus,Digitale Bildkorrelation,Mixed Mode

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Ermüdungsfestigkeitsnachweis mit einem kritischen Ebenen Verfahren für die FKM-Richtlinie „Rechnerischer Festigkeitsnachweis“ für mehrkanalig nichtproportionale Beanspruchungen

Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)

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Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)

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Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)

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