Ermüdungsverhalten metallischer Werkstoffe

Beim Einsatz metallischer Werkstoffe für Bauteile in technischen Konstruktionen tritt eine Wechselverformung auf, die zu einer allmählichen Schädigung des Werkstoffs und letztendlich zum Bauteilversagen führen kann. Für die bei zyklischer Beanspruchung erfolgende Werkstoffveränderung hat sich der Begriff Ermüdung eingebürgert, der im Alltagsleben leider häufig in direktem Zusammenhang mit Schadensfällen Verwendung findet.

Systematische Untersuchungen zum Ermüdungsverhalten metallischer Werkstoffe werden bereits seit der ersten Hälfte des vorletzten Jahrhunderts durchgeführt, wobei solch unterschiedliche Disziplinen wie Werkstoffwissenschaft, Maschinenbau, angewandte Physik und angewandte Mathematik involviert sind. Nicht zuletzt aufgrund der Komplexität der bei der Materialermüdung zusammenwirkenden Vorgänge finden die gewonnenen Erkenntnisse nur zögerlich und sehr eingeschränkt Eingang in die industrielle Praxis.

Die Zielgruppe:

Die Fortbildung wendet sich bevorzugt an Werkstoffingenieure, Metallkundler, Physiker und Maschinenbauingenieure, die mit materialkundlichen und/oder konstruktiven Fragestellungen befasst sind. In der Fortbildung werden den Teilnehmern die verschiedenen Aspekte der Thematik Materialermüdung auf der Basis der zugrundeliegenden werkstoffkundlichen Vorgänge dargestellt und die sich daraus ergebenden Konsequenzen für den Werkstoffeinsatz und die -Auslegung aufgezeigt. Durch die Vorträge mit Vorlesungscharakter wird den Teilnehmern primär ein solides Grundverständnis unter Berücksichtigung des multidisziplinären Charakters des Themas vermittelt werden.

Ausgewählte Demonstrationsversuche dienen zur Illustration und Vertiefung der Vortragsinhalte und zeigen die modernen Versuchstechniken und Untersuchungsmethoden, die zur Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens metallischer Werkstoffe Anwendung finden, den Teilnehmern auf.

Die Themen und Inhalte im Überblick:

Vorträge:

• Materialermüdung – Einführung und Überblick
  Materialermüdung: Begriffe, Definitionen und gebräuchliche Darstellungen
  Materialermüdung und Werkstoffmikrostruktur
• Grundlagen der Bruchmechanik
• Ermüdungsrissausbreitung
• Schwingfestigkeit von Stählen
• Rissbildung bei zyklischer Beanspruchung
• Ermüdungsverhalten bei hoher und variierender Temperatur
• Betriebsfeste Auslegung von Bauteilen aus metallischen Werkstoffen
• Schweißbarkeit von Aluminiumknetlegierungen unter dem Aspekt der Ermüdungsfestigkeit

Versuchsvorführungen:

• Bestimmung der Lebensdauer bei schwingender Belastung
• Zyklisches Spannungs-Dehnungsverhalten bei konstanter und variieren-der Beanspruchungsamplitude
• Die Durchstrahlungselektronenmikroskopie zur Aufklärung grundlegen-der Ermüdungsphänomene
• Der Einsatz der Rasterelektronenmikroskopie zur Bewertung der Ermü-dungsschädigung metallischer Werkstoffe
• Besonderheiten des zyklischen Verformungsverhaltens normalisierter Stähle
• Charakterisierung des Ausbreitungsverhaltens von Ermüdungsrissen
• Untersuchung des thermomechanischen Ermüdungsverhaltens
• Lebensdauerberechnung mittels kommerzieller Softwareprogramme

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