Simulation des thermisch-mechanischen Ermüdungsverhalten gekerbter Bauteile durch neuberzahlgeregelte TMF-Versuche

  1. Prof. Dr. Holger Frenz and
  2. Alois Wehrstedt
  1. Roumen Ratchev,
  2. Tilmann Beck and
  3. Detlef Löhe

Published Online: 31 MAY 2007

DOI: 10.1002/9783527610310.ch49

Kennwertermittlung für die Praxis

Kennwertermittlung für die Praxis

How to Cite

Ratchev, R., Beck, T. and Löhe, D. (2007) Simulation des thermisch-mechanischen Ermüdungsverhalten gekerbter Bauteile durch neuberzahlgeregelte TMF-Versuche, in Kennwertermittlung für die Praxis (eds H. Frenz and A. Wehrstedt), Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany. doi: 10.1002/9783527610310.ch49

Editor Information

  1. Fachhochschule Gelsenkirchen, Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften, 45877 Gelsenkirchen, Germany

Author Information

  1. Universität Karlsruhe (TH), Institut für Werkstoffkunde I, 76128 Karlsruhe, Germany

Publication History

  1. Published Online: 31 MAY 2007
  2. Published Print: 9 DEC 2002

ISBN Information

Print ISBN: 9783527306749

Online ISBN: 9783527610310

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Keywords:

  • Kennwertermittlung;
  • Simulation;
  • thermisch-mechanischen Ermüdungsverhalten gekerbter Bauteile;
  • neuberzahlgeregelte TMF-Versuche;
  • Überlagerung von niederfrequenter thermisch induzierter Ermüdungsbeanspruchung;
  • quasistatischer Kriechbeanspruchung;
  • höherfrequenter mechanischer Ermüdungsbeanspruchung sowie Oxidations- und Korosionsangriffen;
  • Gasturbinenscheiben;
  • mikroskopische Anrisse;
  • neuberzahlgeregelte Out-of-Phase TMF-Versuche

Summary

Beim Betrieb von Bauteilen und Komponenten in stationären Gasturbinen und Triebwerken, wie z.B. Brennkammern und Turbinenschaufeln, werden diese unter erhöhter Temperatur komplexen Belastungen ausgesetzt, die sich in der Regel aus der Überlagerung von niederfrequenter thermisch induzierter Ermüdungsbeanspruchung, quasistatischer Kriechbeanspruchung, höherfrequenter mechanischer Ermüdungsbeanspruchung sowie Oxidations- und Korosionsangriffen ergibt. Hierbei ist die niederfrequente thermische Ermüdung meist Ursache für die Bildung erster Ermüdungsrisse. Sie beruht auf inhomogenen und instationären Temperaturfeldern, die bei wiederholten An- und Abfahrvorgängen auftreten und eine niederfrequente Ermüdungsbeanspruchung mit hohen lokalen Spannungs- und Dehnungsamplituden verursachen. Bei Gasturbinenscheiben ist die hierdurch induzierte Schädigung oft lebensdauerbestimmend. Dabei bilden sich relativ schnell an kritischen Stellen wie den Schaufelfußaufnahmen mikroskopische Anrisse, die sich unter dem Einfluss der Betriebsbeanspruchung und der Spannungserhöhung aufgrund der Kerbwirkung ausbreiten und zur Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit des Bauteils bis hin zum katastrophalen Versagen führen können.

Die Ni-Basis Schmiedelegierung IN 706 wird als Schreibenwerkstoff in stationären Gasturbinen und Triebwerken eingesetzt. Im vorliegenden Beitrag werden die Ergebnisse einer experimentellen Simulation des Werkstoffverhaltens gekerbter Proben und Bauteile aus IN 706 durch neuberzahlgeregelte Out-of-Phase TMF-Versuche dargestellt und diskutiert.