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SFB/Transregio 285

B02 - Zuverlässigkeit gefügter Verbindungen unter zyklischer Beanspruchung und unter korrosiver Beanspruchung

Das geplante Teilprojekt adressiert das Ermüdungsverhalten und das Korrosionsverhalten der im TRR behandelten Fügeverbindungen. Die Charakterisierung der Zuverlässigkeit mechanisch gefügter Strukturen erfolgte bisher vornehmlich rein phänomenologisch. Eine Übertragbarkeit der Befunde und Kennwerte über die jeweils betrachtete Verbindung und das zugehörige Prozessfenster hinweg auf andere Fügeverbindungen ist damit nicht gegeben. Die rein phänomenologisch untersuchte Schwingfestigkeit unterliegt starken Schwankungen in Abhängigkeit der Blechdicke, der Parameter zur Herstellung der Fügeverbindung, dem Beanspruchungsszenario und der Qualität der Fügeverbindung. Wandlungsfähige Prozessketten (z.B. geänderte Blechstärke, Prozessparametervariation) verlangen aber gerade ein prozessparameter-unabhängiges und damit grundlegendes Verständnis der Schädigungsentwicklung in einer Fügeverbindung. Dem Grundgedanken der Wandlungsfähigkeit der Fügeverbindungen soll durch eine abstrahierte Betrachtung der Wirkzusammenhänge von ursprünglichem Werkstoffzustand, Fügeprozess und den daraus resultierenden Werkstoff- bzw. Struktureigenschaften und damit einer verallgemeinerbaren Vorhersage der Zuverlässigkeit wandlungsfähiger Fügeverbindungen mit den damit einhergehenden Prozessparameter-anpassungen Rechnung getragen werden. Damit wird vor allem zur Vorhersage des Ermüdungsverhaltens ein grundsätzlich neuer Ansatz notwendig, der den Weg von der Fügeverbindungs-Wöhlerlinie zur Spannungs-Wöhlerlinie unter Berücksichtigung der Kerbe und der Mikrostruktur ermöglicht. Das Ziel einer werkstoffphysikalisch basierten Charakterisierung der hier zu untersuchenden Festigkeitseigenschaften erfordert eine separierte Analyse der entscheidenden Einflussfaktoren: lokale Kerbgeometrie im höchstbeanspruchten Bereich der Fügeverbindung, Deformationszustand infolge des Fügevorgangs und Oberflächenqualität. Langfristig ist durch die Erweiterung der betrachteten Fügeverbindungen im weiteren Verlauf des Teilprojekts auch die mögliche Veränderung des Ursprungsgefüges durch einen thermischen Eintrag (z.B. bedingt durch Reibvorgänge) in Betracht zu ziehen. In der ersten Förderperiode liegt der Schwerpunkt der geplanten Untersuchungen auf dem Fügeverfahren Clinchen. Somit steht vor allem der Einfluss des plastischen Deformationseintrags während des Fügeprozesses und der daraus resultierenden geometrischen Kerbe auf das Ermüdungsverhalten und das Korrosionsverhalten im Vordergrund. Die Entwicklung und Erprobung spezieller Ersatzproben dient dazu den Einfluss einer multiaxialen plastischen Verformung und der damit verbundenen Gefügeänderungen einerseits und den Einfluss der geometrischen Kerbe andererseits auf das Ermüdungsverhalten mit und ohne Einwirkung eines korrosiven Mediums separiert zu analysieren. Die so identifizierten versagenskritischen Merkmalsgrößen werden auf der Basis statistischer Auswertemethoden zusammengeführt und münden schließlich in die Entwicklung eines Lebensdauervorhersagekonzepts von Clinchverbindungen auf Basis werkstoff und prozessbasierter Parameter für wandlungsfähige Prozessketten. In der zweiten Förderperiode soll die hier vorgestellte Vorgehensweise auf das Stanznieten adaptiert bzw. erweitert werden. In der dritten Phase steht schließlich eine Erweiterung des Beanspruchungsszenarios im Fokus.

Schema zum Ablauf der geplanten experimentellen und analytischen Arbeiten im Rahmen des geplanten Teilprojekts

Mitglieder

Prof. Dr.-Ing. Martina Zimmermann
Technische Universität Dresden - Werkstoffmechanik und Schadensanalyse
martina.zimmermann@​tu-dresden.de - +49 (0)351 463 33720

Dipl.-Ing. Lars Ewenz
Technische Universität Dresden - Werkstoffmechanik und Schadensanalyse
lars.ewenz@tu-dresden.de

Veröffentlichungen