Kern, Andreas (2024)
Zur Lebensdauer-Bewertung additiv gefertigter Aluminium-Komponenten.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00028146
Ph.D. Thesis, Primary publication, Publisher's Version
Text
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Item Type: | Ph.D. Thesis | ||||
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Type of entry: | Primary publication | ||||
Title: | Zur Lebensdauer-Bewertung additiv gefertigter Aluminium-Komponenten | ||||
Language: | German | ||||
Referees: | Vormwald, Prof. Dr. Michael ; Lange, Prof. Dr. Jörg ; Jung, Prof. Dr. Udo | ||||
Date: | 12 November 2024 | ||||
Place of Publication: | Darmstadt | ||||
Collation: | xv, 154 Seiten | ||||
Date of oral examination: | 1 July 2024 | ||||
DOI: | 10.26083/tuprints-00028146 | ||||
Abstract: | Hauptanforderungen an Produkte sind die Erfüllung der technischen Funktion, die wirtschaftliche Umsetzung und die Sicherheit für Mensch und Umgebung. Dies ist nur erreichbar mit geeigneten Werkstoff- und Bauteil-Eigenschaften wie ausreichende Betriebsfestigkeit, Steifigkeit und Zähigkeit. Insbesondere eine mangelnde Festigkeit führt zum vorzeitigen Versagen, und das Bauteil kann seine Aufgabe nicht mehr übernehmen. In der virtuellen Produktentwicklung stellen Methoden zur Prognose der Lebensdauer ein wichtiges Werkzeug für die Auslegung und Konstruktion dar. Dies ist besonders für additiv gefertigte Aluminiumkomponenten wichtig, da bei der Herstellung dieser, häufig fertigungsbedingte Fehlstellen, wie z. B. Gasporen, Bindefehler, Keyhole-Defekte und Risse auftreten können. Für den Einsatz solcher Komponenten unter zyklischer Belastung, stellen die fertigungsbedingten Fehlstellen potenzielle Stellen dar, welche das Versagen auslösen können. Vor diesem Hintergrund wird in der vorliegenden Arbeit ein Modell für Lebensdauerprognose additiv gefertigter Aluminiumkomponenten vorgestellt. Grundlage für die Lebensdauerprognose bildet die Modellierung der Fehlstellen über Punktprozesse. Für die Berechnung der Lebensdauer wird ein Kurz- und Langrissmodell verwendet, welches die Ausbreitung, Interaktion und Koaleszenz von mehreren Rissen berücksichtigt. Die Validierung des vorgestellten Konzepts für die Lebensdauerprognose erfolgt anhand von selbst durchgeführten Versuchen an additiv gefertigten AlSi10Mg Werkstoffproben. Hierfür werden Versuchsreihen mit unterschiedlicher Porosität und Oberflächenzustände verwendet. Der Vergleich mit einer in der Literatur häufig verwendeten Methode zeigt, dass das Modell eine konservative Prognose der Lebensdauer, bei nahezu gleicher Streuspanne ermöglicht. |
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Alternative Abstract: |
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Status: | Publisher's Version | ||||
URN: | urn:nbn:de:tuda-tuprints-281460 | ||||
Classification DDC: | 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering and machine engineering | ||||
Divisions: | 13 Department of Civil and Environmental Engineering Sciences > Institute of Steel Constructions and Material Mechanics > Fachgebiet Werkstoffmechanik | ||||
Date Deposited: | 12 Nov 2024 10:09 | ||||
Last Modified: | 14 Nov 2024 10:16 | ||||
URI: | https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/28146 | ||||
PPN: | 523488599 | ||||
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