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Inverse Modellierung des Hochfrequenzermüdungsverhaltens (VHCF) metallischer Werkstoffe

Inverse Modellierung des Hochfrequenzermüdungsverhaltens (VHCF) metallischer Werkstoffe. PI 1 (AG 1): D. Eifler, Lehrstuhl für Werkstoffkunde, WKK PI 2 (AG 2): W. Freeden, AG Geomathematik WKK: G. Wagner, (Landesstelle), M. Koster, (Landesstelle), V. Wagner (DFG) Mathe: H. Nutz. Inhalt

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Inverse Modellierung des Hochfrequenzermüdungsverhaltens (VHCF) metallischer Werkstoffe

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  1. Inverse Modellierung des Hochfrequenzermüdungsverhaltens (VHCF) metallischer Werkstoffe PI 1 (AG 1): D. Eifler, Lehrstuhl für Werkstoffkunde, WKKPI 2 (AG 2): W. Freeden, AG GeomathematikWKK: G. Wagner, (Landesstelle), M. Koster, (Landesstelle), V. Wagner (DFG)Mathe: H. Nutz

  2. Inhalt • Motivation • Interdisziplinäre Kooperation • Versuchsergebnisse • Zusammenfassung / Ausblick

  3. Inhalt • Motivation • Interdisziplinäre Kooperation • Versuchsergebnisse • Zusammenfassung / Ausblick

  4. Schematische Wöhlerkurve für Typ II - Werkstoffe Beanspruchungsamplitude I II LCF HCF 105 108 1011 Bruchlastspielzahl (log NB)

  5. Bereiche der Zeit- und Dauerfestigkeit VHCF - Bereich Beanspruchungsamplitude I Nf≈ 102....107 Nf≈ 107....1011 II LCF III IV HCF VHCF Oberflächenanrisse Innenanrisse 105 108 1011 Bruchlastspielzahl (log NB) [H. Mughrabi, Int. J. Fatigue 28 (2006) 1501-1508] Vollständige Wöhlerkurve für Typ II - Werkstoffe

  6. Probenlage ICE 3 Untersuchungen zum ICE-Radstahl R7 Bauteilbeanspruchungen im VHCF-Bereich

  7. Piezoelektrische Versuchseinrichtung piezoelektrisches Schwingersystem „Messen“ Kontrolleinheit „Steuern“

  8. A B C 20 Schwingungsamplitudespec [µm] 10 0 -10 -20 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Zeit [s] Ultraschallimpuls

  9. Inhalt • Motivation • Interdisziplinäre Kooperation • Versuchsergebnisse • Zusammenfassung / Ausblick

  10. Inverses Problem: Rückschluss von Wirkung auf Ursache

  11. Einfluss der Versuchsfrequenz auf das Volumen der Messdaten bei einer Versuchslaufzeit von 3 Wochen

  12. Inhalt • Motivation • Interdisziplinäre Kooperation • Versuchsergebnisse • Zusammenfassung / Ausblick

  13. DR [µW] 20 Ablaufreserve (11 % Ferrit) Lauffläche (7% Ferrit) 10 R7 sa = 385 MPa R = -1 0 107 5•107 108 5•108 109 N Resistometrische Untersuchungen

  14. 1 Pmax [W] DP [W] Ediss [J] DP 15 Pmittel [W] 0 15 0 Pmax 10 -4 10 Ediss -1 Pmittel 5 -8 5 R7 sa = 385 MPa R = -1 -2 0 -12 0 -3 107 5•107 108 5•108 109 N Detaillierte Analyse der Generatorleistung

  15. Inhalt • Motivation • Interdisziplinäre Kooperation • Versuchsergebnisse • Zusammenfassung / Ausblick

  16. Verwendung der zugewiesenen Mittel • Personalkosten E13 (ein wiss. Mitarbeiter der AG 30.000 € Geomathematik) • Lehrstuhl für Werkstoffkunde, WKK Eigenmittel • Beabsichtigte Förderanträge und Kooperationen • Zusammenarbeit mit der AG Geomathematik zur Automatisierung der Datenauswertung mit dem Ziel der Erkennung irreversibler Werkstoffveränderungen (Schadensfrüherkennung) • DFG Antrag zur o.g. Thematik

  17. Meilensteine 07/09 bis 06/10 • Vollständige Automatisierung der Auswertung niederfrequent (1000 Hz) erfasster Signale (P, T, Bewegungsamplitude Generator) (Abschluss geplant bis September 2009) • Entwicklung von Auswertungsalgorithmen für hochfrequent (500000 Hz) erfasste Messwerte (Bewegungsamplitude Laserinterferometer) (Abschluss geplant bis Dezember 2009) • Inverse Modellierung des Ermüdungsverhaltens im VHCF-Bereich für die erfassten Signale (Abschluss geplant bis Dezember 2009) • Anwendung des Online-Monitoring zur In-Situ Prozesskontrolle (Abschluss geplant bis Juni 2010) • Beantragte Mittel • Personalkosten E13 (ein wiss. Mitarbeiter WKK und ein wiss. Mitarbeiter der AG Geomathematik, je ½ Stelle) 40.000 € • WKK-Sachmittel 10.000 €

  18. Inverse Modellierung des Hochfrequenzermüdungsverhaltens (VHCF) metallischer Werkstoffe Danke für ihre Aufmerksamkeit Klausur- und Strategietagung am 6./7.2.2009in der Wartenberger Mühle

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