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Bestimmung von viskoplastischen Parametern aus miniaturisierten Relaxationsversuchen

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Produktdetails
Beschreibung

Der Small Punch Test (SPT) ist ein miniaturisiertes Verfahren zur mechanischen Werkstoffprüfung. Die Kombination aus einfacher Probengeometrie und geringem erforderlichen Probenvolumen eignet sich ideal zur minimalinvasiven Charakterisierung und Überwachung des aktuellen Werkstoffzustandes in technischen Anlagen.
Neben klassischen Kriechversuchen können den zeitabhängigen Hochtemperatur-Experimenten auch Relaxationsversuche zugeordnet werden. Die dabei konstant gehaltene Verschiebung nach Belastung ermöglicht eine Spannungsumverteilung (Relaxation) innerhalb der Probe.
Die Materialcharakterisierung wird durch Simulationen mithilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) begleitet. Das verwendete Materialgesetz soll das Verhalten des Werkstoffes abbilden, um das Deformationsverhalten von Strukturen vorhersagen zu können. Im Fall von Experimenten am warmfesten Chromstahl P91 (X10CrMoVNb9-1) muss das Materialgesetz die Ratenabhängigkeit des Antwortverhaltens beschreiben können. Hierbei wird für eine vollständige Beschreibung eines Relaxationsverlaufs auf das NORTON-Kriechgesetz zurückgegriffen.
Neben der Vorstellung der Experimente erfolgt ein Abgleich der experimentellen Ergebnisse mit denen der Simulation. Mittels Optimierungsverfahren kann somit auf die NORTON-Parameter geschlossen werden. Es wird geprüft, inwieweit sich ein Relaxationsversuch eignet, mehrere Kriechversuche bei verschiedenen Kräften zu ersetzen, um eine eindeutige Bestimmung der NORTON-Parameter zu ermöglichen. Weiterhin wird eine analytische Näherung jedes einzelnen Relaxationsverlaufes vorgestellt. Mit dieser ist eine Abschätzung der Materialparameter möglich.

Artikelnummer: BR-2023-012

Titel: Bestimmung von viskoplastischen Parametern aus miniaturisierten Relaxationsversuchen
Autor(en): R. W. Schirmer, M. Selent, M. Abendroth, B. Kiefer
DOI: 10.48447/BR-2023-012
Veranstaltung: 55. Tagung des Arbeitskreises Bruchmechanik und Bauteilsicherheit
Jahr der Veröffentlichung: 2023
Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)
Sprache: Deutsch
Stichwörter: Small Punch Test,warmfester Chromstahl,P91,Relaxationsversuch,Norton-Kriechgesetz

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Autor(en): R. D. Pham, G. Hütter, S. Henkel, A. Seupel, H. Biermann, B. Kiefer

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Ein neuer Ansatz zur Beschreibung der doppel-S-förmigen Rissfortschrittskurve von Aluminiumlegierungen

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25,00 €

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Identifikation von plastizitäts-induziertem Rissschließen mittels hochauflösender Digitaler Bildkorrelation

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