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Anrisslebensdauervorhersage additiv gefertigter Proben durch Modellierung verformungsbedingter Zustandsgrößen

Die mechanischen Eigenschaften additiv gefertigter Werkstoffe zeigen eine große Abhängigkeit von Fertigungsparametern sowie Art und Umfang der Nachbearbeitung. Umso wichtiger ist die individuelle Ermittlung mechanischer Eigenschaften hinsichtlich Verformungsverhalten und Ermüdung.

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Produktdetails
Beschreibung

Im Rahmen des Forschungsprojekts addLight wurden Schwingfestigkeitsversuche an additiv gefertigten AlSi10Mg-Proben im as-build-Zustand, mit gleitgeschliffener Oberfläche und im T7-Wärmebehandlungszustand durchgeführt. Mit einem eigens entwickelten Messaufbau wurde die zeitliche Entwicklung des elektrischen Widerstands der Proben als Reaktion auf die zyklische Belastung ermittelt. Dieser ist u.a. abhängig von der Versetzungsanordnung und -dichte und kann somit als Maß der Schädigung interpretiert werden. Weiterhin wurden die relative Erwärmung der Probe mit Thermoelementen und die globale Dehnung mit einem Extensometer erfasst. Beide Zustandsgrößen geben Rückschluss auf die zyklische plastische Verformung der Probe.

Zyklische Belastung kann bereits unterhalb der quasistatischen Dehngrenze zu plastischen Mikroverformungen führen. Makroskopisch bildet sich eine Spannungs-Dehnungs-Hysterese aus. Die Form der Hysterese und deren Entwicklung wird u.a. durch den Fließbeginn sowie das kinematische und isotrope Verfestigungsverhalten charakterisiert. Das Verformungsverhalten und die Schädigung werden in einem konstitutiven Materialmodell als Differenzialgleichungssystem beschrieben. Durch gezieltes analytisches Lösen einzelner Differenzialgleichungen gelang es in einem neu entwickelten Vorgehen effizient präzise Modellparameter aus den Daten des entwickelten Messaufbaus abzuleiten. Diese Materialmodelle dienen als Grundlage für die Prognose der Anrisslastwechselzahl zyklisch beanspruchter Bauteile.

Artikelnummer: ADD-2023-287

Titel: Anrisslebensdauervorhersage additiv gefertigter Proben durch Modellierung verformungsbedingter Zustandsgrößen
Autor(en): M. Hofmann, J. Schönherr, M. Klein, M. Oechsner, F. Funcke, M. Kolbinger
DOI: 10.48447/ADD-2023-287
Veranstaltung: DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
Jahr der Veröffentlichung: 2023
Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)
Sprache: Deutsch
Stichwörter: Konstitutive Materialmodellierung,Ermüdung,Anrisslebensdauer,Potentialsonde

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Autor(en): M. Zimpel, M. Teschke, J. Tenkamp, F. Walther

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90,00 €

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Nachweis der Herstellbarkeit von Bauteilen mittels PBF/L im Hochvakuum

Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)

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Autor(en): S. Megahed, K. M. Krämer, C. Heinze, C. Kontermann, A. Udoh, S. Weihe, M. Oechsner

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Kriechverhalten von mittels Selektiven Laserstrahlschmelzen hergestellten IN738LC: Einfluss der Aufbauorientierung auf Zwillingsbildung

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25,00 €

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Leichtbaupotenzial und Defekttoleranz von additiv-gefertigten Werkstoffen und Strukturen

Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)

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THEORETISCHE UND EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR BESCHREIBUNG DES VERSAGENSVERHALTENS VON ADDITIV GEFERTIGTEN PROBEN AUS ALSI10MG

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Bruchauslösende Inhomogenitäten bei PBF-LB AlSi10Mg-Bauteilen: Ermittlung der Rissinitiierungsphase aus dem CT-Scan

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Probekörperdesign für die mechanische Charakterisierung der Ermüdungseigenschaften von Gitterstrukturen unter zyklischer Zug-Druck-Belastung

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