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Einfluss der Prüfatmosphäre auf die Ermittlung des effektiven Schwellenwerts gegen Ermüdungsrissausbreitung

Der Schwellenwert gegen Ermüdungsrissausbreitung ∆Kth dient zur Bewertung der Wachstumsfähigkeit langer Risse unter zyklischer Beanspruchung. Aufgrund der nur sehr kleinen zyklischen Lasten und damit verbundenen kleinen Rissöffnungsweiten zeigen Rissschließeffekte einen besonders stark ausgeprägten Einfluss auf das Rissfortschrittsverhalten im Schwellenwertbereich. Daher ist für eine bruchmechanische Bauteilbewertung im Allgemeinen eine aufwändige, an das spezifische Einsatzszenario angepasste, Ermittlung von ∆Kth erforderlich. Die Nutzung effektiver, also rissschließfreier, Schwellenwerte unter Berücksichtigung des Einflusses der Rissschließeffekte durch geeignete analytische oder numerische Näherungen bietet einen effizienten…

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Der Schwellenwert gegen Ermüdungsrissausbreitung ∆Kth dient zur Bewertung der Wachstumsfähigkeit langer Risse unter zyklischer Beanspruchung. Aufgrund der nur sehr kleinen zyklischen Lasten und damit verbundenen kleinen Rissöffnungsweiten zeigen Rissschließeffekte einen besonders stark ausgeprägten Einfluss auf das Rissfortschrittsverhalten im Schwellenwertbereich. Daher ist für eine bruchmechanische Bauteilbewertung im Allgemeinen eine aufwändige, an das spezifische Einsatzszenario angepasste, Ermittlung von ∆Kth erforderlich. Die Nutzung effektiver, also rissschließfreier, Schwellenwerte unter Berücksichtigung des Einflusses der Rissschließeffekte durch geeignete analytische oder numerische Näherungen bietet einen effizienten Ansatz zur Vereinfachung der Bewertungsprozeduren. Zur Sicherstellung einer minimalen Konservativität ist jedoch die robuste Ermittlung des effektiven Schwellenwerts zwingend erforderlich.

Dieser Beitrag beschäftigt sich mit dem Einfluss der Umgebung und Prüffrequenz auf die bei hohen Spannungsverhältnissen von R ≈ 0,8 an dem Feinkornbaustahl S690QL durchgeführten Versuche zur Ermittlung effektiver Schwellenwerte. Die Prüffrequenz wurde in zwei Schritten von im Mittel rund 55 Hz bis rund 90 Hz variiert. Zur Untersuchung des Umgebungseinflusses kam eine eigens entwickelte Klimakammer zum Einsatz. Diese erlaubt die Versuchsdurchführung bei einer konstanten relativen Luftfeuchte von bis zu 80 % r.F. oder auch unter Inertgasatmosphäre, unter Beibehaltung konstanter Temperatur.

Die experimentellen Ergebnisse zeigen in Abhängigkeit der Kombination aus Luftfeuchte und Prüffrequenz einen den Rissfortschritt beschleunigenden oder auch bremsenden Einfluss der feuchten Luft im Vergleich zu den unter Schutzgasatmosphäre durchgeführten Versuchen.

Reference
BR-2024-350

Title
Einfluss der Prüfatmosphäre auf die Ermittlung des effektiven Schwellenwerts gegen Ermüdungsrissausbreitung
Author(s)
J. A. Schönherr, M. Klein, M. Oechsner
DOI
10.48447/BR-2024-350
Event
56. Tagung des DVM-Arbeitskreises Bruchmechanik und Bauteilsicherheit – Tagung 2024
Year of publication
2024
Publication type
conference paper (PDF)
Language
German
Keywords
Schwellenwert gegen Ermüdungsrissausbreitung,Effektiver Schwellenwert,Intrinsischer Schwellenwert,Rissschließen,Prüfatmosphäre