Computational methods for fatigue life prediction of high temperature components in combustion engines and exhaust systems

Die Dissertation beschäftigt sich mit rechnerischen Methoden zur Lebensdauervorhersage von Hochtemperaturbauteilen in Motoren und Abgassystemen. Diese Bauteile unterliegen scharfen Temperaturzyklen während An- und Abfahrvorgängen. Die Kombination von Temperaturübergängen mit den resultierenden mechanischen Dehnungszyklen führt zu thermo-mechanischer Ermüdung (TMF) des Werkstoffs und letztendlich, nach einer gewissen Zyklenzahl, zum Versagen der Bauteile. Zahlreiche teure und zeitaufwändige Bauteilversuche sind häufig notwendig, um die Bauteile auszulegen. Ziel der Arbeit ist es, verlässliche Lebensdauervorhersagen zu machen, so dass die Anzahl an notwendigen Bauteilversuchen reduziert werden kann. Die entwickelte Methodik umfasst mechanismenbasierte Modelle für Wechselplastik und Lebensdauervorhersage sowie ein effizientes Versuchsprogrammzur Bestimmung der Modellparameter. Ein zentraler Aspekt der Arbeit ist des Weiteren die effiziente Umsetzung der Modelle in Finite-Elemente Programme, so dass die Modelle von Berechnungsingenieuren in der Industrie direkt eingesetzt werden können.