Korrelation zwischen zyklischer Rissspitzenöffnung und Lebensdauer

Bei zyklischer Belastung mit hohen Dehnungsamplituden und bei thermo-mechanischer Belastung wird die Lebensdauer meist durch das Wachsen kleiner Risse bestimmt, die sich schon nach relativ wenigen Zyklen bilden. Unter der Annahme, dass die Rissverlängerung pro Zyklus ungefähr gleich der zyklischen Rissspitzenöffnung sei, wird ein mit D-TMF bezeichneter Schädigungsparameter vorgeschlagen. An mehreren Werkstoffen wird demonstriert, dass sich damit gemessene Lebensdauern einheitlich beschreiben lassen. Finite-Elemente Berechnungen für kleinere Oberflächenrisse zeigen jedoch, dass die bei der Ableitung von D-TMF gemachten Näherungen nicht völlig gerechtfertigt sind und dass zur Erklärung gemessener Lebensdauern weitere Mechanismen neben der Rissöffnung betrachtet werden müssen. Untersucht wird die Rolle des Sauerstoffs.

Under LCF and TMF loading the lifetime is often determined by the growth of microcracks, which generally nucleate during the first cycles. Assuming the crack growth rate per cycle to be approximately equal to the cyclic crack tip opening displacement a damage parameter called D(ind TMF) is proposed. For several materials this parameter is demonstrated to describe measured lifetimes for LCF and TMF loading consistently. Finite element calculations for small surface cracks, however, show that the approximations underlying the D(ind TMF) parameter are not totally justified, which means that other mechanisms need to be taken into account for a consistent explanation of measured lifetimes. Here the role of oxygen is investigated.