TY - BOOK

T1 - Untersuchung des Größeneinflusses auf Basis der Methode der Lokalen Spannungen anhand des Vergütungsstahles 34CrNiMo6

AU - Toplack, Georg

N1 - gesperrt bis null

PY - 2008

Y1 - 2008

N2 - Die zyklische Festigkeit von kleinen Proben ist erfahrungsgemäß signifikant größer als jene großer Komponenten. Dieser sogenannte Größeneinfluss ist beim Gradientenkonzept nach Eichlseder nur in Form des spannungsmechanischen Größeneinflusses quantitativ berücksichtigt, während der statistische und der technologische Größeneinfluss zwar erfaßt aber nicht quantifiziert sind. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden daher der statistische und der technologische Größeneinfluss sowie der Einfluss der Belastungsart untersucht und ein Modell für deren Berücksichtigung entwickelt. Anhand von Wöhlerlinien, welche anhand von Proben aus dem vorvergüteten Stahles 34CrNiMo6 ermittelt wurden, konnte zunächst die Gültigkeit des Gradientenkonzeptes für alle Versuchsreihen bestätigt werden. Es zeigte sich ein deutlicher Einfluss der Belastungsart, unter der die dem Gradientenmodell zugrunde liegende Kurve erhoben wurde, wobei sich die zyklischen Festigkeiten unter Achsialbiegung, Zug-Druck- und Umlaufbiegung absteigend in der angeführten Reihenfolge darstellten. Die Berücksichtigung erfolgt im Modell durch multiplikative Faktoren, die eine Parallelverschiebung des ursprünglichen Kurvenastes bewirken. Begleitende Messungen der Eigenspannungen in der Randschicht erlaubten hierbei eine Vorhersage der Eigenspannungsempfindlichkeit und somit eine Berücksichtigung der Randschichteigenspannungen im Modell. Der technologische Größeneinfluss wurde durch Wöhlerlinien untersucht, welche anhand kleiner Proben aus Halbzeug 80mm bei geeigneter Probenentnahme ermittelt wurden. Aus demselben Material wurden auch Proben der Durchmesser 50mm für entsprechende Größeneinflussuntersuchungen gefertigt. Wenn man diese Ergebnisse mit jenen von aus separat vergüteten kleinen Proben vergleicht, so zeigt sich, dass der technologische Größeneinfluss betragsmäßig ungefähr doppelt so stark ist, als der statistische Größeneinfluss und sich nicht nur auf die zyklische Festigkeit, sondern auch auf die Ecklastspielzahl auswirkt. Der technologische Größeneinfluss auf die zyklische Festigkeit wird im Gradientenmodell durch den multiplikativen Faktor FT berücksichtigt und entspricht daher einer Parallelverschiebung der mit kleinen Proben erhobenen Kurve. Der statistische Größeneinfluss nimmt mit zunehmendem chi* ab und ist ab ca. chi*=5mm-1 für praxisrelevante Werte von Kt nicht mehr sichtbar. Im Gradientenmodell muss daher ein von chi* abhängiges Glied mit einem Größeneinflussfaktor FSt eingeführt werden.

AB - Die zyklische Festigkeit von kleinen Proben ist erfahrungsgemäß signifikant größer als jene großer Komponenten. Dieser sogenannte Größeneinfluss ist beim Gradientenkonzept nach Eichlseder nur in Form des spannungsmechanischen Größeneinflusses quantitativ berücksichtigt, während der statistische und der technologische Größeneinfluss zwar erfaßt aber nicht quantifiziert sind. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden daher der statistische und der technologische Größeneinfluss sowie der Einfluss der Belastungsart untersucht und ein Modell für deren Berücksichtigung entwickelt. Anhand von Wöhlerlinien, welche anhand von Proben aus dem vorvergüteten Stahles 34CrNiMo6 ermittelt wurden, konnte zunächst die Gültigkeit des Gradientenkonzeptes für alle Versuchsreihen bestätigt werden. Es zeigte sich ein deutlicher Einfluss der Belastungsart, unter der die dem Gradientenmodell zugrunde liegende Kurve erhoben wurde, wobei sich die zyklischen Festigkeiten unter Achsialbiegung, Zug-Druck- und Umlaufbiegung absteigend in der angeführten Reihenfolge darstellten. Die Berücksichtigung erfolgt im Modell durch multiplikative Faktoren, die eine Parallelverschiebung des ursprünglichen Kurvenastes bewirken. Begleitende Messungen der Eigenspannungen in der Randschicht erlaubten hierbei eine Vorhersage der Eigenspannungsempfindlichkeit und somit eine Berücksichtigung der Randschichteigenspannungen im Modell. Der technologische Größeneinfluss wurde durch Wöhlerlinien untersucht, welche anhand kleiner Proben aus Halbzeug 80mm bei geeigneter Probenentnahme ermittelt wurden. Aus demselben Material wurden auch Proben der Durchmesser 50mm für entsprechende Größeneinflussuntersuchungen gefertigt. Wenn man diese Ergebnisse mit jenen von aus separat vergüteten kleinen Proben vergleicht, so zeigt sich, dass der technologische Größeneinfluss betragsmäßig ungefähr doppelt so stark ist, als der statistische Größeneinfluss und sich nicht nur auf die zyklische Festigkeit, sondern auch auf die Ecklastspielzahl auswirkt. Der technologische Größeneinfluss auf die zyklische Festigkeit wird im Gradientenmodell durch den multiplikativen Faktor FT berücksichtigt und entspricht daher einer Parallelverschiebung der mit kleinen Proben erhobenen Kurve. Der statistische Größeneinfluss nimmt mit zunehmendem chi* ab und ist ab ca. chi*=5mm-1 für praxisrelevante Werte von Kt nicht mehr sichtbar. Im Gradientenmodell muss daher ein von chi* abhängiges Glied mit einem Größeneinflussfaktor FSt eingeführt werden.

KW - Gradientenkonzept Spannungsgradient technologischer statistischer Größeneinfluss Eigenspannungen Randschicht Probenentnahme Umlaufbiegung Zug-Druck Achsialbiegung Belastungsart Stützwirkung 34CrNiMo6 Vergütungsstahl Einschluß Wöhlerversuch

KW - Size Effect Rotating Bending Tension-Compression Reversed Bending S

KW - N-Curve Residual Stresses Surface Layer technological statistical Stress Gradient Gradient Concept Local Stresses

M3 - Dissertation

ER -