Volume 46, Issue 10

Kurzfassung Im Bereich der Verkehrstechnik kommen neben den klassischen Festigkeitswerten, wie z.B. der Zugfestigkeit oder der Dauerfestigkeit, immer mehr auch die bruchmechanischen Kennwerte ins Blickfeld. Auf Grund geometrischer und fertigungsbedingter Restriktionen bezüglich der Probenentnahme können nicht immer die standardisierten CT-Proben eingesetzt werden. Aus diesem Grund werden zunächst unterschiedliche Sonderbruchmechanikproben vorgestellt. Für die Proben werden im Rahmen dieses Beitrags sowohl die Funktionen der Spannungsintensitätsfaktoren in Abhängigkeit der Risslänge, die mittels der Finite-Elemente-Methode bestimmt wurden, als auch die für die Risslängenmessung mit Hilfe der Gleichstrompotenzialmethode notwendigen Kalibrierkurven aufgezeigt. Die automatische Versuchsdurchführung wird durch das Programm FAMControl sowie die entsprechende Versuchstechnik ermöglicht.

Kurzfassung Unter dem ausgeprägten Kurzrisseffekt versteht man den Anstieg von zähbruchmechanischen Initiierungskennwerten bei reduzierter Ermüdungsrisslänge. Für Bruchmechanikproben mit niedrigem a/W-Verhältnis, also geringer Ermüdungsrisslänge, werden bei Vorliegen eines ausgeprägten Kurzrisseffekts demnach höhere Initiierungskennwerte ermittelt als für Proben mit größerem a/W-Verhältnis. In mehreren Forschungsarbeiten der Vergangenheit wurden teilweise unterschiedliche Ergebnisse zum Kurzrisseffekt bei Stahl erzielt. Ein im vergangenen Jahr durchgeführtes gemeinsames Forschungsprojekt der Materialprüfungsanstalt Uni Stuttgart (MPA) und des Instituts für Eisenhüttenkunde der RWTH Aachen (IEHK) sollte die Ursachen für die unterschiedlichen Ergebnisse klären.

In this investigation, a ball joint, which is the major functional part in a car, has been modeled to predict its fatigue life. In order to confirm the accuracy of the research, initially a modal analysis was performed, so the natural frequency of the structure was verified. It has been found that, the calculated natural frequency of the structure is much lower than its own natural frequency. The results, which were confirmed by experimental studies, have been interpreted by using analysis techniques and compared with theoretical outcomes.

In-situ SEM and XRM studies of fully embedded via/line interconnect structures allow imaging of the time-dependent void evolution in inlaid copper interconnects. It is shown that void formation, growth and movement, and consequently degradation, depend on interface bonding and copper microstructure. Specific experiments were designed to study reliability-limiting degradation mechanisms in on-chip interconnects. In this paper, the challenges of copper microstructure monitoring and the study of degradation mechanisms, related to the reliability of the copper inlaid structures, are discussed. In particular, in-situ experiments to visualize mass transport and degradation in fully embedded copper via/line test structures are described. A model for void formation, growth and movement, and consequently interconnect degradation, is proposed. Electromigration lifetime can be drastically increased by changing or modifying the copper/capping layer interface.

Kurzfassung Adaptive Strukturen sollen sich selbstregelnd unterschiedlichen Betriebs- bzw. Umgebungsbedingungen anpassen. Komposite aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) mit integrierten oder applizierten Piezokeramiken sind hierfür attraktive Werkstoffsysteme. Es werden Beispiele der zerstörungsfreien Charakterisierung bis zur Nutzung strukturinhärenter Möglichkeiten hierfür (health monitoring) vorgestellt.

The discussion of fatigue damage is generally separated in two domains: Low Cycle Fatigue (LCF) and High Cycle Fatigue (HCF). The transition zone concerns the case of limited endurance, while the unlimited endurance is generally assimilated with HCF. Fatigue failure is the result of complex microscopic phenomena which occur under cyclic loading. However, the principal mechanism responsible for the crack initiation, common to all domains, is the spatial extension of inelastic strains (plastic or viscous) in the grains due to the motion of dislocations. The major difference between HCF and LCF regimes is that inelastic strains develop at the material's mesoscopic and macroscopic scales, respectively. As the underlying mechanics are the same, there should be no reason to have distinct criteria in HCF and LCF. The objective of this paper is to give some further considerations based on dissipation towards a unified method to treat fatigue damage.

Low cycle fatigue (LCF) of a fourth-generation single-crystal (SC) Ni-base superalloy TMS-138 was studied by comparison with typical third-generation (TMS-75) and second-generation (CMSX-4) Ni-base SC superalloys. TMS-138 exhibits improved LCF behaviour under a condition of the R ratio of 0 at temperatures of 1073 K and 1173 K. The addition of refractory elements resulted in a remarkable improvement of the LCF properties compared to those of the reference superalloys due to the different microstructure developed in TMS-138.