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Untersuchungen zur Anrisslebensdauervorhersage gekerbter Proben mit dem örtlichen Konzept am Beispiel des Stahls Cm15

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Veröffentlicht/Copyright: 5. Februar 2022
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International Journal of Materials Research
Aus der Zeitschrift International Journal of Materials Research Band 94 Heft 5

Abstract

Eine zutreffende Lebensdauervorhersage für gekerbte Proben mit dem örtlichen Konzept auf der Basis von Daten, die an glatten Proben ermittelt wurden, setzt voraus, dass bei identischer zyklischer Beanspruchung ein vergleichbarer Schädigungsablauf an der glatten und der gekerbten Probe auftritt. Die an einem normalgeglühten Stahl Cm15 durchgeführten Untersuchungen deuten darauf hin, dass die an glatten Proben beobachtete Bildung und Ausbreitung von Ermüdungslüdersbändern und die damit verbundene Aufrauung der Probenoberfläche bei inhomogener Beanspruchung eingeschränkt wird, was zu einer Verletzung des oben angeführten Äquivalenzprinzips und damit zu deutlichen Unterschieden der Anrisslebensdauern bei gleicher örtlicher Beanspruchung führen kann. Durch eine Grobkornglühung des Werkstoffes gewinnt die Rissbildung an den Korngrenzen oder an Ermüdungsgleitbändern an Bedeutung. Dadurch wird der Effekt der Lüdersdehnung verringert, wodurch sich eine Verbesserung der Vorhersagegenauigkeit mit dem örtlichen Konzept erzielen ließ.

Abstract

A prerequisite for an exact prediction with the local strain approach is the same evolution of damage during cyclic fatigue both in smooth and notched specimens. Examinations on a low-carbon steel SAE 1017 in fine and coarse grain condition indicate the influence of fatigue Lüders bands on the accuracy of such a prediction. As a consequence of cyclic loading, the surface of smooth polished specimens becomes rough while this effect is much less pronounced in the notch root. The reduction of Lüders strain in coarse-grained material leads to an improved congruence between predicted and measured lifetime.

Keywords: Fatigue; Notch; Grain size; Short cracks; Low-carbon steel

Herrn Professor Dr. Otmar Vöhringer zum 65. Geburtstag gewidmet

Dipl.-Ing. S. Laue Stiftung Institut für Werkstofftechnik Badgasteiner Str. 3, D-28359 Bremen, Germany Tel.: +49 421 218 5311 Fax: +49 421 218 5333

  1. Die vorliegenden Untersuchungen wurden durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Schwerpunktprogramms ,,Mechanismenorientierte Lebensdauervorhersage für zyklisch beanspruchte metallische Werkstoffe“ gefördert (Fördernummer Bo788/18). Für die sorgfältige Durchführung der FE-Berechnungen sei Herrn Dipl.-Ing. S. Schnack vom Fachgebiet Technische Mechanik –Strukturmechanik des Fachbereiches Produktionstechnik der Universität Bremen gedankt. Ein weiterer Dank geht an die Herren Schöne und Hünecke von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung für die Bereitstellung der Untersuchungsergebnisse für glatte Proben.

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Received: 2002-10-14
Published Online: 2022-02-05

© 2003 Carl Hanser Verlag, München

Artikel in diesem Heft

  1. Frontmatter
  2. Editorial
  3. Editorial
  4. Articles/Aufsätze
  5. On the dislocation mechanisms of dynamic strain ageing in fatigued plain carbon steels
  6. Effect of the γ’ volume fraction on the creep strength of Ni-base superalloys
  7. Auswirkung von Ausscheidungen auf das bestrahlungsinduzierte Schwellverhalten und die Hochtemperaturversprödung in dem austenitischen Stahl X10 CrNiMoTiB 15 15
  8. Fatigue life and cyclic deformation behaviour of quenched and tempered steel AISI 4140 at two-step stress- and total-strain-controlled push–pull loading
  9. Untersuchungen zur Anrisslebensdauervorhersage gekerbter Proben mit dem örtlichen Konzept am Beispiel des Stahls Cm15
  10. Bewertung des Ermüdungsverhaltens von Radstählen anhand von Dehnungs-, Temperatur- und Widerstandsmessungen
  11. On the nature of internal interfaces in tempered martensite ferritic steels
  12. Ermittlung von Grenzformänderungskurven an laser- und elektronenstrahlgeschweißten Stahlblechplatinen
  13. Point defects, precipitates and the strength anomaly in ordered Fe–Al alloys
  14. Isothermal high-temperature fatigue behaviour of a near-γ titanium aluminide alloy
  15. Slow fatigue crack growth in 2024-T3 and Ti-6Al-4V at low and ultrasonic frequency
  16. Structural evolution during the cycling of NiTi shape memory alloys
  17. Phase transformations due to isochronal annealing of Mg – rare earth – Sc–Mn squeeze cast alloys
  18. Isothermal strain-controlled quasi-static and cyclic deformation behavior of magnesium wrought alloy AZ31
  19. Microstructure of die-cast alloys Mg–Zn–Al(–Ca): a study by electron microscopy and small-angle neutron scattering
  20. TEM study of the dislocation structure at the transition from discontinuous to viscous glide in Cu–Al and Cu–Mn alloys at elevated temperatures
  21. Application of electron backscatter diffraction in the SEM to textural problems of coated high-temperature superconductors
  22. Oxide dispersion-strengthened silver: manufacturing and properties
  23. Integrative finite element simulation of the rolling of Al alloys with coupled dislocation density and texture models
  24. Microstructure, surface topography and mechanical properties of slip cast and powder injection moulded microspecimens made of zirconia
  25. Thermisch leitfähig modifizierte Funktionskunststoffe
  26. Tailoring nanocrystalline materials towards potential applications
  27. High-strength Cu–Ti-rich bulk metallic glasses and nano-composites
  28. Nanoskalige Schutzschichten für hochbeanspruchte Werkzeuge und Bauteile
  29. Prediction of the critical conditions for dynamic recrystallization in metals
  30. Notifications/Mitteilungen
  31. Personal/Personelles
  32. Conferences/Konferenzen
https://doi.org/10.1515/ijmr-2003-0089
Schlagwörter für diesen Artikel
Fatigue; Notch; Grain size; Short cracks; Low-carbon steel

Artikel in diesem Heft

  1. Frontmatter
  2. Editorial
  3. Editorial
  4. Articles/Aufsätze
  5. On the dislocation mechanisms of dynamic strain ageing in fatigued plain carbon steels
  6. Effect of the γ’ volume fraction on the creep strength of Ni-base superalloys
  7. Auswirkung von Ausscheidungen auf das bestrahlungsinduzierte Schwellverhalten und die Hochtemperaturversprödung in dem austenitischen Stahl X10 CrNiMoTiB 15 15
  8. Fatigue life and cyclic deformation behaviour of quenched and tempered steel AISI 4140 at two-step stress- and total-strain-controlled push–pull loading
  9. Untersuchungen zur Anrisslebensdauervorhersage gekerbter Proben mit dem örtlichen Konzept am Beispiel des Stahls Cm15
  10. Bewertung des Ermüdungsverhaltens von Radstählen anhand von Dehnungs-, Temperatur- und Widerstandsmessungen
  11. On the nature of internal interfaces in tempered martensite ferritic steels
  12. Ermittlung von Grenzformänderungskurven an laser- und elektronenstrahlgeschweißten Stahlblechplatinen
  13. Point defects, precipitates and the strength anomaly in ordered Fe–Al alloys
  14. Isothermal high-temperature fatigue behaviour of a near-γ titanium aluminide alloy
  15. Slow fatigue crack growth in 2024-T3 and Ti-6Al-4V at low and ultrasonic frequency
  16. Structural evolution during the cycling of NiTi shape memory alloys
  17. Phase transformations due to isochronal annealing of Mg – rare earth – Sc–Mn squeeze cast alloys
  18. Isothermal strain-controlled quasi-static and cyclic deformation behavior of magnesium wrought alloy AZ31
  19. Microstructure of die-cast alloys Mg–Zn–Al(–Ca): a study by electron microscopy and small-angle neutron scattering
  20. TEM study of the dislocation structure at the transition from discontinuous to viscous glide in Cu–Al and Cu–Mn alloys at elevated temperatures
  21. Application of electron backscatter diffraction in the SEM to textural problems of coated high-temperature superconductors
  22. Oxide dispersion-strengthened silver: manufacturing and properties
  23. Integrative finite element simulation of the rolling of Al alloys with coupled dislocation density and texture models
  24. Microstructure, surface topography and mechanical properties of slip cast and powder injection moulded microspecimens made of zirconia
  25. Thermisch leitfähig modifizierte Funktionskunststoffe
  26. Tailoring nanocrystalline materials towards potential applications
  27. High-strength Cu–Ti-rich bulk metallic glasses and nano-composites
  28. Nanoskalige Schutzschichten für hochbeanspruchte Werkzeuge und Bauteile
  29. Prediction of the critical conditions for dynamic recrystallization in metals
  30. Notifications/Mitteilungen
  31. Personal/Personelles
  32. Conferences/Konferenzen
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