ICAMS / Interdisciplinary Centre for Advanced Materials Simulation
more conferences »

Publications

Influence of microstructure on fatigue crack growth in structural steel

P. Kucharczyk, M. Sharaf, S. Münstermann.

26. Aachener Stahlkolloquium 2011, (2011)

Abstract
Some improvements in endurance fatigue limit of modern high strength steels have successfully been achieved lately by increasing their internal cleanliness. However, it is still not possible to remove all impurities or defects from the microstructure. The few remaining particles can be responsible for unexpected early failures. Within the frame of this work the influence of microstructure on the fatigue growth of very short micro cracks was experimentally studied. For this purpose, an innovative approach for creation of micro cracks was applied. The so-called load increasing testing technique was applied on notched bending specimens and allowed for initiation of micro cracks of up to 5 µm length. The propagation of these cracks was observed and analysed using light optical and scanning electron microscopes in defined intervals of load cycles. The experimental results shall be used for the establishing and calibration of a multi scale simulation model. Moreover, an overview of the strategy for the required numerical investigations is given.

Eine Verbesserung der Dauerfestigkeit von modernen hochfesten Stählen konnte in letzter Zeit durch die Optimierung des Reinheitsgrads erreicht werden. Trotz der kontinuierlichen Weiterentwicklung der metallurgischen Prozesse ist jedoch davon auszugehen, dass einige wenige größere Partikel im Werkstoffgefüge verbleiben, die einen frühzeitigen und unerwarteten Bruch von zyklisch belasteten Bauteilen verursachen können. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss der Mikrostruktur auf das zyklische Wachstum von sehr kurzen Rissen untersucht. Hierzu wurde ein innovatives Verfahren für die Initiierung kurzer Risse verwendet. Dieser sogenannte Laststeigerungsversuch wurde an gekerbten Biegeproben durchgeführt, in die 5 µm lange Mikrorisse eingebracht wurden. Das Wachstum dieser Risse wurde nach definierten Zyklenzahlen licht-und rasterelektronenmikroskopisch analysiert und dokumentiert. Die experimentellen Ergebnisse sollen für die Erstellung und Kalibrierung eines Simulationsmodels verwendet werden. Die Strategie zur Simulation des Kurzrisswachstums wird in einem Ausblick dargestellt.


Download BibTEX

« back