TREE-Kolloquium - Prof. Seifert: Lebensdauerbewertung

"Probabilistische Lebensdauerbewertung bei thermomechanischer Ermüdung mit einem mechanismenbasierten Modell und statistischen Informationen zu mechanischen Werkstoffkennwerten"

Hochtemperaturkomponenten, wie beispielsweise Turbinenschaufeln und -scheiben aus Nickelbasis-Superlegierungen, unterliegen in An- und Anfahrvorgängen hohen thermischen und mechanischen Beanspruchungen. Aufgrund dieser Beanspruchungen können lokal Spannungen und zeitabhängige plastische Dehnungen in den Bauteilen auftreten, die zur thermomechanischen Ermüdung (thermomechanical fatigue, TMF) des eingesetzten Werkstoffs führen und die Lebensdauer der Komponenten begrenzen. Es werden daher entsprechende Werkstoffmodelle benötigt, die die bei TMF auftretenden Schädigungsmechanismen angemessen berücksichtigen, so dass die Zyklenzahl zum Versagen der Komponenten vorausberechnet werden kann. Die Werkstoffkennwerte der Modelle werden anhand von Ermüdungsversuchen bestimmt. In den Versuchen zeigt sich jedoch, dass sowohl die gemessenen Zyklenzahlen zum Versagen, als auch die anhand der Versuchsdaten bestimmten Werkstoffkennwerte Streuungen aufweisen.

Im Vortrag werden einerseits fortschrittliche mechanismenbasierte Modelle zur TMF-Lebensdauervorhersage vorgestellt und es wird gezeigt, wie die unterschiedlichen Schädigungsmechanismen in den Modellen berücksichtigt werden. Zudem wird auf die für die Anwendung der Modelle notwendigen Werkstoffkennwerte eingegangen. Andererseits werden statistische Informationen zur Streuung der Werkstoffkennwerte genutzt, so dass eine probabilistische Lebensdauerbewertung mit einem mechanismenbasierten Modell durchgeführt werden kann.