Beitrag zur Bewertung der Schwingfestigkeit von Gusseisen mit Kugelgraphit

Ziel dieser Arbeit ist es, die rechnerische Abschätzung der Schwingfestigkeitseigenschaften inhomogenitätsbehafteter Werkstoffe auf bruchmechanischer Basis zu ermöglichen. Die Abschätzung der Schwingfestigkeitseigenschaften ist unter Berücksichtigung der werkstoffspezifischen und fertigungsbedingt auftretenden Inhomogenitäten für Gusseisen mit Kugelgraphit EN-GJS-400 zu analysieren. Mit experimentellen Schwingfestigkeitsuntersuchungen und fraktographischen Untersuchungen ist der Zusammenhang zwischen den Anrissschwingspielzahlen und der Größe und Lage der versagensrelevanten Inhomogenitäten zu untersuchen. Anfangsrissgrößen sind für die bruchmechanische Analyse zu definieren. Das bruchmechanische Konzept soll das Wachstum mechanisch kurzer Risse adäquat beschreiben können. Die Besonderheiten des Kurzrisswachstums und geeignete Methoden zur Modellierung sind zu identifizieren. Eingangsgrößen des Konzeptes sind auf Basis experimenteller Untersuchungsergebnisse abzuleiten. Wie bei allen Berechnungskonzepten sind auch bei der bruchmechanischen Betrachtung analytische Näherungen und Annahmen notwendig, um eine ingenieursgemäße Berechnung der komplexen Zusammenhänge des fortschreitenden Ermüdungsprozesses in effizienter Weise zu ermöglichen. Mit dem Vergleich der rechnerisch abgeschätzten Anrissschwingspielzahlen ist der Einfluss der analytischen Näherungen und der getroffenen Annahmen auf die Berechnungsergebnisse zu analysieren. Zudem sind die rechnerisch abgeschätzten und experimentell ermittelten Schwingspielzahlen zu vergleichen. Des Weiteren soll die Abhängigkeit der örtlichen Schwingfestigkeit vom höchst beanspruchten Werkstoffvolumen (HbV) V90% für dickwandigen Guss aus Gusseisen mit Kugelgraphit EN-GJS-400 bis hin zu Volumina von wenigen Kubikmillimetern untersucht werden. Durch Schwingfestigkeitsuntersuchungen an Proben mit unterschiedlichen höchst beanspruchten Werkstoffvolumina ist der Unterschied der örtlichen Schwingfestigkeiten experimentell zu ermitteln. Ansätze zur Abschätzung der örtlichen Schwingfestigkeit unter Berücksichtigung des Grösseneinflusses sind anhand der Versuchsergebnisse zu analysieren.