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T1 - Betriebsfestigkeitsmodell von Bauteilen unter komplexen Beanspruchungen

AU - Christiner, Thomas Karl

N1 - gesperrt bis 16-05-2017

PY - 2012

Y1 - 2012

N2 - Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung einer Analysemethodik der Betriebsfestigkeit komplex beanspruchter Bauteile. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Untersuchung der Schwingfestigkeit und der Kontaktflächenermüdung eines höchstfesten CrNi-Stahls. Es wurden dynamische und statische Werkstoffkennwerte dieses Maraging Stahls sowohl durch klassische Festigkeitsversuche als auch durch spezifische Frettingversuche ermittelt. Zur Bauteilanalyse wurden neben Versuchen, klassische analytische Berechnungsmethoden und numerische Finite Elemente Methoden herangezogen. Es konnte ein signifikanter Abfall der Schwingfestigkeit unter Frettingbeanspruchung gegenüber der Schwingfestigkeit bei freier unbelasteter Oberfläche festgestellt werden. Dieser Abfall wird durch zwei unterschiedliche Mechanismen getrieben. Diese Mechanismen sind zum einen durch die Mehrachsigkeit des Belastungszustands, zum anderen durch die fortschreitende Oberflächenzerrüttung in der Kontaktzone bedingt. Zur Identifikation schützender Maßnahmen wurden Paarungen unterschiedlicher Oberflächenzustände der Kontaktflächen analysiert. Diese Betrachtungen wurden vorwiegend durch tribologische Untersuchungen, die aus Analyse der Entwicklung der Reibkoeffizienten µ und einer an den Versuch anschließenden Fraktographie bestehen, durchgeführt. Es konnte eine geeignete Beschichtungspaarung identifiziert und somit Abhilfemaßnahmen definiert werden.

AB - Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung einer Analysemethodik der Betriebsfestigkeit komplex beanspruchter Bauteile. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Untersuchung der Schwingfestigkeit und der Kontaktflächenermüdung eines höchstfesten CrNi-Stahls. Es wurden dynamische und statische Werkstoffkennwerte dieses Maraging Stahls sowohl durch klassische Festigkeitsversuche als auch durch spezifische Frettingversuche ermittelt. Zur Bauteilanalyse wurden neben Versuchen, klassische analytische Berechnungsmethoden und numerische Finite Elemente Methoden herangezogen. Es konnte ein signifikanter Abfall der Schwingfestigkeit unter Frettingbeanspruchung gegenüber der Schwingfestigkeit bei freier unbelasteter Oberfläche festgestellt werden. Dieser Abfall wird durch zwei unterschiedliche Mechanismen getrieben. Diese Mechanismen sind zum einen durch die Mehrachsigkeit des Belastungszustands, zum anderen durch die fortschreitende Oberflächenzerrüttung in der Kontaktzone bedingt. Zur Identifikation schützender Maßnahmen wurden Paarungen unterschiedlicher Oberflächenzustände der Kontaktflächen analysiert. Diese Betrachtungen wurden vorwiegend durch tribologische Untersuchungen, die aus Analyse der Entwicklung der Reibkoeffizienten µ und einer an den Versuch anschließenden Fraktographie bestehen, durchgeführt. Es konnte eine geeignete Beschichtungspaarung identifiziert und somit Abhilfemaßnahmen definiert werden.

KW - fatigue strength

KW - fretting

KW - numerical simulation (FEM)

KW - apparatus engineering

KW - lifetime estimation

KW - fatigue

KW - Betriebsfestigkeit

KW - Fretting

KW - Numerische Simulation (FEM)

KW - Apparatebau

KW - Lebensdauervorhersage

KW - Ermüdung

M3 - Dissertation

ER -