WBF Kapitel 10.txt

• Umsetzung von reversibler, elastischer Dehnung in irreversible, plastische Dehnung
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• Absenkung von Spannungen konstant vorgedehnter Bauteile durch irreversible zeitabhängige Dehnung
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• Spannungsinduziert:
• Versetzungsbewegungen
• Gleit- und Fließprozesse
• thermisch induziert:
• Korngrenzengleitmechanismen
• Versetzungsbewegungen
• Diffusionsmechanismen
• Volumenänderungen
• Stofftransporte

=> Viskoplastische Kontinuumsmechanik

• Mehrere Zeitstandschaubilder für eine Werkstoffsorte bei unterschiedlichen Temperaturen, Werkstoffzusammensetzungen, Spannungen
• => Aus den Mittelwertkurven lassen sich mittlere Zeitstand- und Zeitdehngrenzkurven ermitteln (Design-Kurven)

zulässige Spannung für bestimmte Betriebstemperaturen und Beanspruchungszeiten bestimmbar und Lebensdauer von Hochtemperaturbauteilen überschlägig abschätzbar

Die Zeitstandfestigkeit R_{u / t / T} ist die Prüfspannung, die bei der Prüftemperatur T nach einer bestimmten Beanspruchungszeit t zum Bruch der Probe führt

• Zeitabhängiger Verlauf der Zeitstandfestigkeit (Zeitstandkurve)
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• Eigenschaften metallische Werkstoffe sind oberhalb der Übergangstemperatur zeitabhängig
• Schnittpunkt der temperaturabhängigen Streckgrenze R_{p0,2, T} und der temperaturabhängigen Zeitstandfestigkeit R_U,t,T
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bei Temperaturen oberhalb der Übergangstemperatur

Die Übergangstemperatur T_Ü ist werkstoffabhängig und beträgt ca. 30 bis 40% der Schmelztemperatur

Die Zeitdehngrenze R_{pε / t / T} ist diePrüfspannung, die bei der Prüftemperatur T nach einer bestimmten Beanspruchungszeit t zu einer festgelegten Kriechdehnung ε_f oder plastischen Dehnung ε_p führt

• Norten-Gleichung
• phänomenologische Kriechgleichungen
• konstitutive Gleichungen

• Kriechgleichung nach Norton:
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• K: Materialkonstante
• σ: Spannung
• n: Norton-Exponent (mittlerer Wert n = 5) n=f(σ, T)

• beschreiben die Kriechkurven mit Spannungs-, Temperatur- und Zeitfunktionen
• enthalten z. T. über 20 Parameter und sind erheblich aufwendiger aufzustellen als einfach Ansätze
• geben gemessene Kurven gut wieder

• allgemeinste Beschreibung von Verformung und Schädigung
• sind sehr aufwendige Differentialgleichungen
• können komplexe Beanspruchungen berechnen

• Spannungsumlagerung und Stützwirkung gleichzeitig auf
• Zeitstandversuche bei verschiedenen Spannungsniveaus bei anwendungsrelevanten Temperaturen führen zu Isothermen der Zeitstandfestigkeit für glatte und unterschiedliche Kerbfälle (Kerbformen)

• Stützwirkung von Kerben
• örtliche plastische Verformungen durch benachbarte Bereiche mit geringeren lokalen Spannungen gestützt
• Vorraussetzung ist ein Spannungsgradient und plastisches Verformungsvermögen

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• mit R_uk: Zeitstandfestigkeit gekerbte Probe und R_u: Zeitstandfestigkeit glatte Probe.

Dehnwechselbeanspruchungen aufgrund zyklischer Kraftbeanspruchung in Spannungskonzentrationsstellen wie z.B. Kerben

• Temperaturdifferenz bei bestimmten Temperaturzyklen führt zu unterschiedlichen Temperaturdehnungen von Oberfläche und Kern, die zyklisch auftreten
• => temperaturinduzierte Dehnungsbeanspruchung

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• Neben der Ermüdungsbeanspruchung, entsteht auch eine Relaxionsbeanspruchung => Kriechermüdungsbeanspruchung

• Bei zyklischer Beanspruchung stellt nicht der Bruch, sondern der zuvor auftretende Anriss das kritische Versagenskriterium dar
• Lastabfallkriterium: x% (üblicher Wert ist 1,5 %) bezogen auf den Bereich näherungsweise linearer Entfestigung
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• Anrisswechselzahlen bei verschiedenen Dehnungsamplituden werden im Anrisswechselschaubild aufgetragen
• entsprechen den klassischen Wöhlerkennlinien (ohne Dauerfestigkeitsbereich)
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• K_I-Konzept oder auch J-Konzept
• C*-Konzept

• Werkstoff wird rein elastisches Verhalten zugeordnet und nur in der Rissspitze, in der hohe lokale Spannungen auftreten, werden Kriechverformungsvorgänge angenomen
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• Werkstoff wird stationäres Kriechen (Kriechbereich II) zugeordnet, und der Rissspitze zusätzlich Kriechschädigung, also Kriechverformung und Lebensdauerminderung durch z.B. Porenschädigung
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Kriechrisseinleitung und Kriechrissfortschritt

• Entstehung von Rissen bis zu einer bestimmten Risslänge
• Zeit bis zur Rissentstehung (Anriss) t_A mit Funktionen des Konzeptes C* oder K_I berechnet
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• Wachstum eines Risses und somit die zeitl. Zunahme der Risslänge a
• Risswachstumsrate da/dt mit Funktionen des Konzeptes C* bzw K_I berechnet
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