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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by De Gruyter May 26, 2013

Der Kurzrisseffekt bei der bruchmechanischen Prüfung

A unified method to treat fatigue damage

Shallow Crack Effect on the Determination of Fracture Mechanics Parameters and its Safety Relevance
  • Sebastian Münstermann , Peter Langenberg , Winfried Dahl , Ulrich Eisele and Eberhard Roos
From the journal Materials Testing

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.

Summary

The shallow crack effect of steels at ductile crack initiation has been examined in several research works in the past, resulting in contradictional statements concerning the existence of the effect and its relevance for the safety assessment of components. A research work carried out by MPA Uni Stuttgart and Department of Ferrous Metallurgy of RWTH Aachen University showed that for physical crack initiation values, a shallow crack effect does not exist. Technical crack initiation values can sometimes show a pronounced shallow crack effect, but this effect is based on the instructions for the determination of these technical crack initiation values and is not induced by material effects. In consequence, physical crack initiation values, different to technical crack initiation values, are transferable characteristic values. As a part of the research work, the shallow crack η-function proposals by Kirk and The Welding Institute were verified with help of numerical calculations.


Dipl.-Ing. Sebastian Münstermann, Jahrgang 1977, studierte von 1995 bis 2001 Bauingenieurwesen an der RWTH Aachen. Seit 2001 ist er als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Eisenhüttenkunde der RWTH Aachen in der Arbeitsgruppe Bauteilsicherheit, Bruchmechanik und Schädigungsmechanik tätig.

Dr.-Ing. Peter Langenberg, Jahrgang 1962, studierte Metallurgie und Werkstofftechnik an der RWTH Aachen, wo er 1995 promovierte. Seit 1995 arbeitet er als Gruppenleiter für Bauteilsicherheit, Bruchmechanik und Schädigungsmechanik am Institut für Eisenhüttenkunde der RWTH Aachen. 1997 gründete er in Aachen das Ingenieurbüro für Werkstofftechnik (www.i-w-t.de) mit dem Ziel, Forschung und Beratung in Fragen der Bauteilsicherheit und Werkstofftechnik für Kunden aus der Metall verarbeitenden und Metall erzeugenden Industrie anzubieten.

Univ.-Prof. Dr. rer. nat. Dr.-Ing e.h. Winfried Dahl, Jahrgang 1928, studierte Physik an der Universität Göttingen und wurde 1953 von Prof. Masing promoviert. Nach Tätigkeiten am Max Planck Institut für Eisenforschung in Düsseldorf und am Institut für Metallkunde der Technischen Universität Berlin war er von 1958 bis 1969 Mitarbeiter im Mannesmann Forschungsinstitut in Duisburg-Huckingen, zuletzt als Direktor der Abteilung Werkstoffkunde. Von 1969 bis 1994 leitete er das Institut für Eisenhüttenkunde der RWTH Aachen.

Dr.-Ing. Ulrich Eisele, Jahrgang 1955, studierte Maschinenbau an der Universität Stuttgart.1988 promovierte er an der Universität Stuttgart auf dem Gebiet bruchmechanischer Kennwertermittlung. Seit 1982 ist er an der Materialprüfungsanstalt MPA Uni Stuttgart tätig und befasst sich mit Aufgaben im Bereich Werkstofftechnik/Bruchmechanik.

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Eberhard Roos, Jahrgang 1945, studierte Maschinenbau an der Universität Stuttgart, wo er 1982 promovierte und 1992 habilitierte. Seine berufliche Tätigkeit führte ihn über die Entwicklungsabteilung der Firma Energie- und Verfahrenstechnik (EVT), Stuttgart, (1973–1977) an die Staatliche Materialprüfungsanstalt (MPA) Universität Stuttgart. Dort war er zunächst wissenschaftlicher Assistent am Lehrstuhl für Materialprüfung, Werkstoffkunde und Festigkeitslehre, zuletzt als Leiter der Abteilungen „System- und Anlagenberechnung“ und „Komponentensicherheit“ tätig. Von 1991 bis 1995 war er bei der Energie-Versorgung Schwaben AG (EVS) zuständig für Qualitätssicherung, Werkstoff- und Sicherheitstechnik für Umrüstmaßnahmen des nuklearen und konventionellen Anlagenbereichs. 1995 wurde er Ordinarius für Materialprüfung, Werkstoffkunde und Festigkeitslehre an der Universität Stuttgart. Seit 1998 ist er Direktor der MPA Stuttgart.


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Online erschienen: 2013-05-26
Erschienen im Druck: 2004-10-01

© 2004, Carl Hanser Verlag, München

Downloaded on 28.3.2024 from https://www.degruyter.com/document/doi/10.3139/120.100616/pdf
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