Patent DE-102009019366-B4 (DE)
Title: Verfahren und Systeme zum Vorhersagen von Ermüdungsbeständigkeit in Aluminium-Gussteilen
Inventor: WANG QIGUI
IPC: B22D46/00
Filed: 2009-04-29
Granted: 2021-06-24
Abstract: Verfahren zum Vorhersagen von Ermüdungsbeständigkeit für ein aluminiumbasiertes Gussteil, wobei angenommen oder bestimmt wird, dass zumindest eine Ermüdungsrissinitiierungsstelle darin vorliegt, wobei das Verfahren umfasst:
 Verwenden von Extremwertstatistikverfahren, um eine Initiierungsstellengrößenobergrenze abzuschätzen, von der man erwartet, dass sie in dem Gussteil auftritt; und
 Berechnen der Ermüdungsbeständigkeit basierend auf der Initiierungsstellengröße unter Verwendung von multiskaligen Ermüdungsgleichungen,
 wobei eine Auswahl, welche von den multiskaligen Ermüdungsgleichungen ausgewählt wird, auf einer vorherrschenden Form der Obergrenzeninitiierungsstelle und/oder einem mittleren freien Weg durch eine Aluminiummatrix des aluminiumbasierten Gussteils basiert,
 wobei die vorherrschende Form der Obergrenzeninitiierungsstelle einen Gussanriss und/oder ein Zweit-Phase-Teilchen und/oder eine beständige Gleitlinie aufweist,
 wobei das Berechnen umfasst:
 Verwenden der Gleichung
       N   =     N   i     +     N   p     =     N   p     =     C   1       σ   a     −   m         a     e   q       −     (     m   −   2     )     /   2             
 in Situationen, wo die Obergrenzeninitiierungsstelle hauptsächlich den Gussanriss aufweist, sodass eine maximale Anrissgröße des Gussanrisses größer ist als eine kritische Größe, wohingegen in Situationen, wo die maximale Anrissgröße kleiner ist als die kritische Größe, die Gleichung
       N   =     N   i     +     N   p     =     N   p     =     C   2           (       ε     max         σ   a       σ     y   s       −   1         )       n       a     e   q     q           
 verwendet wird;
 Verwenden der Gleichung
       N   =     N   i     +     N   p     =     N   p     =     C   3           (       ε     max         σ   a       σ     y   s       −   1         )       n       d     e   q     q           
 in Situationen, wo die Obergrenzeninitiierungsstelle hauptsächlich das Zweit-Phase-Teilchen aufweist und wo ein mittlerer freier Weg durch eine Aluminiummatrix, welche mit transgranularer Rissausbreitung verknüpft ist, vorliegt und ein Hinweis auf Rissbildung und/oder Ablösung des Zweit-Phase-Teilchens vorliegt oder antizipiert wird, wohingegen in Situationen, wo der mittlere freie Weg durch die Aluminiummatrix, welche mit intergranularer Rissausbreitung assoziiert ist, vorliegt und ein Hinweis auf Rissbildung und/oder Ablösung des Zweit-Phase-Teilchens vorliegt oder antizipiert wird, die Gleichung
       N   =     N   i     +     N   p     =     C   4           (     Δ     ε     e   q     p       )         −   e             (       d   g       )       f     +     C   5       σ   a     −   m             (       d   g       )         −     (     m   −   2     )     /   2             
 verwendet wird; oder
 Verwenden der Gleichung 
       N   =     N   i     +     N   p     =     C   6           (     Δ     ε     e   q     p       )         −   e             (       λ     e   q         )       f     +     C   7           (       ε     max         σ   a       σ     y   s       −   1         )       n           (       λ     e   q         )       q     ;         in Situationen, wo die Obergrenzeninitiierungsstelle hauptsächlich die beständige Gleitlinie aufweist und wo eine Größe der beständigen Gleitlinie beschränkt ist durch einen mittleren freien Weg durch die Aluminiummatrix, welcher kleiner ist als eine Korngröße, und ein Hinweis auf Rissbildung und/oder Ablösung des Zweit-Phase-Teilchens nicht vorliegt oder antizipiert wird, wohingegen in Situationen, wo die Initiierungsstelle hauptsächlich die beständige Gleitlinie aufweist und wo eine Größe der beständigen Gleitlinie nicht beschränkt ist durch einen mittleren freien Weg durch die Aluminiummatrix, welcher kleiner ist als eine Korngröße, und ein Hinweis auf Rissbildung und/oder Ablösung des Zweit-Phase-Teilchens nicht vorliegt oder angenommen wird, die Gleichung
       N   =     N   i     +     N   p     =     C   8           (     Δ     ε     e   q     p       )         −   e             (       d   g       )       f     +     C   9       σ   a     −   m             (       d   g       )         −     (     m   −   2     )     /   2             
 verwendet wird,
 wobei C 1  bis C 9 , m, n, e, f und q Konstanten sind, σ a  eine Spannungsamplitude ist, σ ys  eine Streckfestigkeit ist, ε max  eine maximale Gesamtdehnung während eines Belastungszyklus ist, ε max  eine maximale Gesamtdehnung während eines Belastungszyklus ist, a eq  eine äquivalente anfängliche rissähnliche Defektgröße ist, d eq  eine äquivalente anfängliche rissähnliche Zweit-Phase-Teilchengröße ist, λ eq  ein äquivalenter mittlerer freier Weg durch die Aluminiummatrix ist,
       Δ     ε     eq     p           eine lokale äquivalente plastische Beanspruchung ist und d g  eine äquivalente Korngröße ist.