Interaktive Modellierung des Kriechverhaltens am Beispiel warmfester Stähle
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Beschreibung
Im Hochtemperaturbereich werden Bauteile eingesetzt, die insbesondere ein optimales Festigkeits- und Verformungsverhalten im Langzeitbereich aufweisen müssen. Für die Auslegung und Überwachung solcher Bauteile ist u.a. die Kenntnis des Kriechverhaltens der eingesetzten Werkstoffe, also des Verformungsverhaltens unter zeitabhängiger statischer Beanspruchung von zentraler Bedeutung. Zur ModelIierung des komplexen Kriechverhaltens moderner hochentwickelter Werkstoffe mittels analytischer Beschreibungen sind in den vergangenen Jahrzehnten mathematische Beziehungen entwickelt worden, die sich in ihrer Leistungsfähigkeit, dem Gültigkeitsbereich und dem Aufwand bei der Berechnung stark unterscheiden. Diese Arbeit setzte sich die Entwicklung einer grafisch-interaktiv arbeitenden rechnergestützten Beschreibung des Kriechverhaltens zum Ziel. Diese mathematischen Beziehungen sind in Forschung und Industrie weit verbreitet. Zur Identifizierung der Parameter wurden Methoden entwickelt, die unter Ausnutzung der heutigen rechnerseitigen Möglichkeiten eine deutliche Zeitersparnis, erhöhte Zuverlässigkeit und wesentliche ergonomische Vorteile gegenüber bisherigen Verfahren gestatten. Ebenso steigen Reproduzierbarkeit und erreichbare Genauigkeit der Ergebnisse. Am Beispiel ausgewählter moderner warmfester Stähle wurden Parameter für jeweils mehrere Kriechgleichungen identifiziert. Zur Überprüfung der Ergebnisse wurden Verifikationsversuche in Form von Spannungsrelaxationsversuchen sowie Kriechversuchen an bauteilähnlichen Probengeometrien durchgeführt. Die Nachrechnungen unter Heranziehung vielparametriger, aber auch einfacher mathematischer Beziehungen ergab akzeptable Ergebnisse. Die entwickelte rechnergestützte Beschreibung gestattet eine zuverlässige, modulare, gegenüber klassischen Verfahren deutlich schnellere und ergonomische Möglichkeit der ModelIierung des Kriechverhaltens und wird derzeit in Unternehmen der Hochtemperaturbranche und Forschungsinstituten verwendet.
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