Master- oder Bachelorarbeit

Dreidimensionale Finite Elemente Modellierung der Ermüd-

ungsrissbildung in einem austenitisch-ferritischen Duplex-

stahl im Bereich hoher und sehr hoher Lastspielzahlen

Beschreibung:

Das Versagen sicherheitsrelevanter Bauteile durch Ermüd-

ungsrissbildung und -ausbreitung (Abb. 1) im Bereich der

klassischen Dauerfestigkeit führt immer wieder zu unerwar-

teten Schadensfällen (Abb. 2) mit oft dramatischen Folgen

für beteiligte Personen. Das hieraus resultierende Streben

nach mehr Bauteilsicherheit rückte in den vergangenen

Jahren die Untersuchung der Ermüdungsmechanismen im

Lehrstuhl für

Materialkunde und

Werkstoffprüfung

Abb. 1

Arbeitsgruppe

Technische

Mechanik

Jahren die Untersuchung der Ermüdungsmechanismen im

Bereich sehr hoher Lastspielzahlen (engl.: very high cycle

fatigue, VHCF, Abb. 3) in den Blickpunkt der aktuellen

Forschung.

Im Rahmen der hier ausgeschriebenen Arbeit sollen mit

Hilfe der Finite-Elemente-Simulations-Software „ABAQUS“

Analysen der in der Mikrostruktur einer Ermüdungsprobe

(Abb. 4) auftretenden dreidimensionalen Spannungsver-

teilung berechnet und ausgewertet werden (Abb. 5). Ziel ist

es, die Orte der Rissbildung vorherzusagen. Die dreidimen-

sionalen Gefügedaten wurden mit Hilfe der Röntgentomo-

graphie ermittelt (Abb. 4, rechts) und stehen bereits zur

Verfügung.

Gute Kenntnisse in Mechanik, sowie im Umgang mit der

Finite-Elemente-Software „ABAQUS“ sind erforderlich.

Aufgabe:

Importierung der dreidimensionalen Gefügedaten in die

Abb. 2, Quelle: www.web.de

Abb. 3

• Importierung der dreidimensionalen Gefügedaten in die

FE-Software „ABAQUS“

• Vernetzung der erstellten Modelle

• Durchführung und Auswertung von Finite-Elemente-

Berechnungen auf Basis eines vorhandenen

Kristallplastizitätsmodells

Kontakt:

M.Eng. Benjamin Dönges

Universität Siegen

Institut für Werkstofftechnik – Raum PB A217

Paul-Bonatz-Str. 9-11

0271 / 740-3121

benjamin.doenges@uni-siegen.de

Abb. 4

Abb. 5, Quelle: Ludwig et al.