Experimentelle Ermittlung des thermomechanischen Ermüdungsrisswachstums und theoretische Beschreibung mittels der effektiven zyklischen Rissspitzenöffnung

Der folgende Artikel befasst sich mit einer Methodik zur Messung und Bewertung des Risswachstums unter thermomechanischen Ermüdungsbelastungen am Beispiel einer Nickellegierung für fossil befeuerte Kraftwerke. Für die Messung des Risswachstums an Laborproben wird eine Wechselstrompotenzialsonde qualifiziert, die in einen TMF-Prüfstand integriert ist. Die Kalibrierung des Potenzialsignals erfolgt über eine automatisierte Versuchssteuerung, bei der in regelmäßigen Abständen Phasen mit geänderten Lastbedingungen eingebracht werden, um sogenannte Beachmarks auf der Bruchfläche zu erzeugen. Versuche unter verschiedenen Spannungsverhältnissen führen zu unterschiedlichen Rissfortschrittsraten. Eine Ursache kann im Effekt des plastisch-induzierten Rissschließens gesehen werden, der zu einer teilweise Entlastung der Rissspitze während der zyklischen Belastung führen kann. Mit der Bestimmung der Rissöffnungsspannung aus gemessenen Spannungs-Verschiebungskurven jedes Zyklus kann eine effektive Rissbeanspruchungsgröße bestimmt werden. Damit erreicht man eine einheitliche Beschreibung von Versuchen mit unterschiedlichen Spannungsverhältnissen. Im Weiteren wird die zyklische Rissspitzenöffnung als Rissbeanspruchungsgröße zur Interpretation der gemessenen Risswachstumsraten verwendet.