Ermüdungsverhalten von blechmassivumgeformten Bauteilen

Mit Verfahren der Blechmassivumformung können Funktionsbauteile mit anspruchsvoller Geometrie durch eine Massivumformung von Feinblechen hergestellt werden. Diese Bauteile sind in ihrem Betrieb häufig zyklischen Belastungen ausgesetzt. Durch die Kaltumformung kommt es sowohl zur Kaltverfestigung als auch zur Bildung und zum Wachstum von duktiler Schädigung in Form von Poren im Gefüge. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Entwicklung der duktilen Schädigung und deren Einfluss auf die Ermüdungslebensdauer untersucht. Mit dem Ziel eine Lebensdauerprognose für blechmassivumgeformte Bauteile zu erstellen, wurde ein Lebensdauermodell nach einem bruchmechanischen Ansatz verwendet. Anhand von gezielt nachgebildeten Materialzuständen konnte die Entwicklung der duktilen Schädigung analysiert sowie eine Datenbasis mittels Ermüdungs- und Rissfortschrittsexperimenten erarbeitet werden. Das Ermüdungsmodell ermöglicht durch inverse Berechnung die Bestimmung einer virtuellen Anrisslänge. Es konnte gezeigt werden, dass die berechneten Anfangsrisslängen gut mit den ermittelten Defektgrößen der duktilen Schädigungen korrelieren. Mit dem in dieser Arbeit parametrisierten Ermüdungsmodell können Lebensdauerprognosen für Bauteile berechnet werden, die durch verschiedene Prozessfolgen hergestellt und unterschiedlichen Betriebslasten ausgesetzt werden. Damit ermöglicht dieses Modell eine lebensdauergerechte Prozessauslegung.