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Risswachstum unter thermomechanischer Ermüdung an der Nickelbasis Gusslegierung Inconel 100

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Produktdetails
Beschreibung

Unter thermomechanischer Ermüdung (TMF) wurden Risswachstumsversuche an der Nickelbasis Gusslegierung Inconel 100 (IN100) durchgeführt. IN100 ist ein hochtemperaturbeständiger und gleichzeitig vergleichbar leichter Werkstoff, der in bewegten Teilen von Turbomaschinen (wie zum Beispiel Laufschaufeln von Flugzeugtriebwerken oder Turbolader Verdichterrädern) Anwendung findet. Hierbei ist 850 °C eine übliche Anwendungstemperatur für IN100, 950 °C sind - z.B. aus Gründen der Effizienzsteigerung - jedoch auch möglich. Je nach Bauteil und lokaler Belastung des Bauteils treten unterschiedliche Belastungs-Temperatur-Phasenbeziehungen auf, wobei in-phase und out-of-phase die Extremfälle darstellen. Der Einfluss der Phasenbeziehung, der Maximaltemperatur und der mechanischen Dehnungsamplitude auf das Risswachstumsverhalten wurde unter Verwendung der Replika-Technik untersucht. Das Wachstum des zum Bruch führenden Risses konnte bis zur Initiierung zurückverfolgt werden. Dieser Riss wuchs im Laufe des Versuchs für alle untersuchten Fälle jeweils aus mehreren Rissen zusammen. Diese Risskoaleszenz und das Wachstum der Einzelrisse scheint die Lebensdauer und die Schädigungsentwicklung zu bestimmen. Ein bruchmechanisch basiertes Modell zur Beschreibung des Risswachstums und des Zusammenwachsens von Rissen wurde entwickelt und anhand von Versuchsdaten validiert. Das Modell basiert auf der zyklischen Rissspitzenöffnung und den unterschiedlichen Rissfortschrittskräften entlang einer elliptischen Rissfront. Zeitabhängige Effekte und die Last-Temperatur-Phasenbeziehung wurden über den Schädigungsparameter D_TMF einbezogen. Durch die Modellierung konnte gezeigt werden, dass das Zusammenwachsen mehrerer Risse zum finalen Hauptriss im Laufe des Versuchs die Schädigungsentwicklung dominiert.

Artikelnummer: BR-2023-015

Titel: Risswachstum unter thermomechanischer Ermüdung an der Nickelbasis Gusslegierung Inconel 100
Autor(en): S. Schackert, H. Riedel, C. Schweizer
DOI: 10.48447/BR-2023-015
Veranstaltung: 55. Tagung des Arbeitskreises Bruchmechanik und Bauteilsicherheit
Jahr der Veröffentlichung: 2023
Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)
Sprache: Deutsch
Stichwörter: Risswachstum,thermomechanische Ermüdung,Nickelbasis Superlegierung

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Auswertung von Kraft-Weg Daten zur Detektion von Rissschließen im Schwellenwertbereich

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Untersuchung des Schädigungsverhaltens additiv gefertigter TiAl6V4 Gitterstrukturen: Anwendung der digitalen Bildkorrelation im quasi-statischen und zyklischen Versuch

Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)

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Experimentelle und numerische Untersuchungen des Einflusses der Mehrachsigkeit auf das Risswiderstandsverhalten von duktilem Gusseisen

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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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Entwicklung einer Methode zur Abbildung des Tragslastverhaltens geschweißter Komponenten unter Anwendung schädigungsmechanischer Simulationsmodelle

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ERWEITERUNG DES FESTIGKEITSNACHWEISES NACH ÖRTLICHEM KONZEPT ZUR BERÜCKSICHTIGUNG VON RANDSCHICHTBEHAFTETEN BAUTEILEN

Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)

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