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Materialmodellierung und Lebensdauerabschätzung*

Simulation bei mechanisch beanspruchten Motorbauteilen unter Berücksichtigung von Alterungsvorgängen
  • Robert J. A. Ehart , Peter Nefischer and Wilfried Eichlseder
Published/Copyright: May 28, 2013
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Materials Testing
From the journal Materials Testing Volume 49 Issue 9

Kurzfassung

Ausgehend von Zugversuchen an Proben aus Aluminium-Zylinderköpfen wird das plastische Verhalten des Werkstoffes in Abhängigkeit vom Alterungszustand ermittelt. Nach einer Kalibrierung des Alterungsmodelles von Shercliff und Ashby für die Streckgrenze wird eine User Subroutine im FE-Solver Abaqus verwendet, um eine alterungsabhängige kinematische Verfestigung zu beschreiben. Diese wird für die Simulation von alterungsabhängigen thermomechanischen Zyklen eines Vierzylindermotors verwendet. Es werden das Stabilisierungsverhalten der Hysteresen, der Einfluss von Kriechen sowie der Grad der Dehnungsbehinderung untersucht. Schließlich erfolgt eine Lebensdauerabschätzung auf Basis von entsprechend motornah geführten TMF-Versuchen.

Abstract

Based on tensile tests of specimens from aluminium-cylinderheads the plastic behaviour is determined for different stages of ageing. After a calibration of the ageing model of Shercliff and Ashby for the yield stress, a user subroutine is utilized to describe the age-dependent kinematic hardening in the FE-code Abaqus. Age dependent thermomechanical cycles of a complete four-cylinder diesel- engine are simulated and the stabilization of the hystereses, the influence of creep and the degree of mechanical constraint are investigated. Finally a lifetime prediction is performed on the basis of TMF tests under conditions comparable to engine service.

*

Dieser Beitrag erschien bereits im DVM-Bericht 133 — Betriebsfestigkeit in der virtuellen Produktentwicklung.

Dr. Robert Ehart, Jahrgang 1970, studierte an der Technischen Universität Wien bis 1994 Technische Physik und promovierte dort 1998 Sub Auspiciis Praesidentis Rei Publicae. Seit 1999 arbeitet er in der Simulationsabteilung der BMW Dieselmotorenentwicklung in Steyr und leitet seit 2006 die Gruppe Festigkeits- und Lebensdauerberechnung.

Dipl.-Ing. Dr. techn. Peter Nefischer, Jahrgang 1962, studierte an der Technischen Universität Wien bis 1986 Maschinenbau mit dem Schwerpunkt Verkehrstechnik. Nach Stationen bei der Steyr-Daimler-Puch AG und bei der Audi AG ist Dr. Nefischer seit 1996 in der BMW Dieselmotorenentwicklung in Steyr und leitet dort nach verschiedenen Aufgaben seit 2006 die Konstruktion.

Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Wilfried Eichlseder, Jahrgang 1956, studierte Maschinenbau an der Technischen Universität Graz. 1981 trat er in die Steyr-Daimler-Puch AG als Finite Elemente Berechner ein, hatte dann verschiedene Positionen im Bereich der Forschung und des Engineerings inne, zuletzt als Leiter des Engineerings und Technologie Zentrum Steyr. 1999 wurde er an die Montanuniversität Leoben berufen, wo er heute Leiter des Institutes für Allgemeinen Maschinenbau ist. Seit 2001 leiter er auch das Christian-Doppler-Labor für Betriebsfestigkeit.

Literatur

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Online erschienen: 2013-05-28
Erschienen im Druck: 2007-09-01

© 2007, Carl Hanser Verlag, München

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  16. Vorschau/Preview
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https://doi.org/10.3139/120.100835

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