Overview

Metalle und Legierungen werden in der technischen Praxis als Konstruktionswerkstoffe für Bauteile eingesetzt, die im Betrieb eine Wechselbeanspruchung erfahren. Als Folge dieser Beanspruchung laufen mikrostrukturelle Veränderungen ab, die sich makroskopisch im Wechselverformungsverhalten äußern und letztlich das Versagen des Bauteils verursachen können. Im vorliegenden Buch wird das zyklische Spannungs-Dehnungs-Verhalten metallischer Werkstoffe auf der Grundlage der mikrostrukturellen Vorgänge in wissenschaftlicher und gleichzeitig lehrbuchartiger Form behandelt. Die Einbeziehung der Mikrostruktur bei dieser Betrachtung dient dabei nicht nur zur Vertiefung des Verständnisses, sondern hat darüber hinaus das Ziel, ausgehend von einfachen Laborexperimenten, auf das Verformungsverhalten unter den meist komplexen Bedingungen des technischen Einsatzes schließen zu können. Es wird gezeigt, daß aufgrund der räumlichen Heterogenität der plastischen Verformung Vielkomponentenmodelle zur Beschreibung des zyklischen Verformungsverhaltens physikalisch gerechtfertigt sind. Die statistische Behandlung zweier einfacher Modelle liefert mathematische Beziehungen, die es erlauben, eine quantitative Modellierung des Spannungs-Dehnungs-Verlaufes durchzuführen. Die Voraussetzungen, der Anwendungsbereich und Erweiterungsmöglichkeiten dieser Modellierung werden dargestellt.

Full Product Details

Author:   Hans-Jürgen Christ
Publisher:   Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. KG
Imprint:   Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. K
Volume:   9
Dimensions:   Width: 17.00cm , Height: 2.20cm , Length: 24.40cm
Weight:   0.730kg
ISBN:  

9783540539629

ISBN 10:   354053962
Pages:   403
Publication Date:   14 June 1991
Audience:   Professional and scholarly ,  Professional & Vocational
Format:   Paperback
Publisher's Status:   Active
Availability:   Out of stock  
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Language:   German

Table of Contents

1 Zur Bedeutung des zyklischen Spannungs-Dehnungs-Verhaltens.- 1.1 Zyklisches Spannungs-Dehnungs-Verhalten und Ermudung.- 1.2 Empirische Lebensdauervorhersage.- 1.3 Rissausbreitungsgesetz nach Tomkins.- 1.4 Elastisch-plastische Bruchmechanik.- 2 Begriffe, Definitionen und gebrauliche Darstellungen.- 2.1 Darstellung der Messdaten.- 2.1.1 Die Spannungs-Dehnungs-Hysteresekurve.- 2.1.2 Die Wechselverformungskurve.- 2.1.3 Die zyklische Spannungs-Dehnungskurve.- 2.1.4 Woehlerdiagramme.- 2.2 Zum Spannungs-Dehnungs-Verlauf.- 2.2.1 Transiente Vorgange.- 2.2.2 Materialerinnerung und weitere Phanomene.- 2.2.3 Zyklenzahlmethoden.- 3 Zur Form der Hysteresekurve.- 3.1 Hysteresenformparameter.- 3.1.1 Das Hysteresenflachenverhaltnis VH und der Verfestigungskoeffizient H.- 3.1.2 Die Bauschinger-Parameter.- 3.1.3 Ruckspannung und Reibungsspannung in der Hysteresekurve.- 3.2 Veranderung der Hysteresenform.- 3.2.1 Nichtlineares elastisches Verhalten.- 3.2.2 Thermoelastischer Effekt.- 3.2.3 Magnetoelastischer Effekt.- 3.2.4 Abhangigkeit der Fliessspannung von der Dehngeschwindigkeit.- 4 Vielkomponentenmodelle.- 4.1 Das Masing-Modell (Parallelschaltung).- 4.1.1 Die Modellvorstellung.- 4.1.2 Die wesentlichen Aussagen verdeutlicht am Zweikomponentenmodell.- 4.1.3 Statistische Behandlung des Masing-Modells.- 4.2 Das Serienschaltungsmodell.- 4.2.1 Die Modellvorstellung.- 4.2.2 Statistische Behandlung des Serienschaltungsmodells.- 4.2.3 Vergleich von Parallel- und Serienschaltung.- 4.3 Erweiterungen.- 4.4 Elastische Verzerrungsenergie.- 4.4.1 Graphische Bestimmung der elastischen Verzerrungsenergie.- 4.4.2 Berechnung der elastischen Verzerrungsenergie.- 5 Die Versetzungsstruktur bei zyklischer Verformung.- 5.1 Versetzungsstruktur der zyklischen Sattigung.- 5.1.1 Gleitcharakter, Beanspruchungsamplitude und Versetzungsanordnung.- 5.1.2 Einfluss von Stapelfehlerenergie und Nahordnung auf den Gleitcharakter.- 5.2 kfz Metalle mit welligem Gleitcharakter.- 5.2.1 Zyklische Spannungs-Dehnungskurve von Einkristallen.- 5.2.2 Versetzungsstruktur in Vielkristallen.- 5.2.3 Sekundare zyklische Verfestigung.- 5.3 kfz Metalle mit planarem Gleitcharakter.- 5.4 Kubisch raumzentrierte Metalle und Legierungen.- 6 Die mikrostrukturelle Basis der Vielkomponentenmodelle.- 6.1 Fliessspannung und Kornorientierung.- 6.2 Das persistente Gleitband als Parallelschaltung.- 6.3 Weitreichende innere Spannungen bei Vielfachgleitung.- 6.4 Zum Anwendungsbereich von Vielkoerpermodellen.- 6.5 Anwendung des Masing-Modells auf Kupfereinkristalle.- 7 Abhangigkeit von einer mechanischen Vorgeschichte.- 7.1 Einfluss der Versuchsfuhrung.- 7.2 Zyklische Beanspruchung nach Kaltverformung.- 7.2.1 Wellige Gleitung und hohe Beanspruchungsamplitude.- 7.2.2 Welliger Gleitcharakter und niedrige Beanspruchungsamplitude.- 7.2.3 Planares Gleitverhalten.- 7.3 Stufenweise Veranderung der Amplitude der Beanspruchung.- 7.4 Verhalten bei variierender Belastungsamplitude.- 8 Zur experimentellen Methodik.- 8.1 Beispiel fur ein servohydraulisches Materialprufsystem.- 8.2 Regelgroessen und Sollwertverlauf.- 8.3 Verbundmodelle und plastische Dehnung.- 8.4 Instabilitat in der Hysteresekurve.- 8.5 Mikrostrukturelle Untersuchungsmethoden.- 9 Der Incremental Step Test.- 9.1 Der Incremental Step Test zur Bestimmung der zyklischen Spannungs-Dehnungskurve.- 9.2 Zyklenzahlmethoden und Incremental Step Test.- 9.3 Werkstoffwoehlerlinie und Incremental Step Test.- 9.4 Ideal zyklisches Verformungsverhalten und Incremental Step Test.- 10 Werkstoffverhalten bei welligem Gleitcharakter.- 10.1 Vielkristallines Kupfer.- 10.1.1 Versuche mit konstanter plastischer Dehnungsamplitude..- 10.1.2 Verhalten im Incremental Step Test.- 10.1.3 Vergleich der Ergebnisse.- 10.2 Unlegierte Stahle im normalisierten Zustand.- 10.2.1 Besonderheiten bei der zyklischen Verformung unlegierter Stahle.- 10.2.2 Versuche mit konstanter plastischer Dehnungsamplitude..- 10.2.3 Verhalten im Incremental Step Test.- 10.2.4 Einfluss der Versuchsfuhrung.- 10.3 Interpretation der Ergebnisse auf der Basis der Vielkoerpermodelle.- 11 Verhalten bei planarem Gleitcharakter.- 11.1 Konstante Amplitude der plastischen Dehnung.- 11.2 Verhalten im Incremental Step Test.- 11.3 Zur Anwendung der Vielkomponentenmodelle.- 12 Der Einfluss der Teilchenhartung.- 12.1 Zum Verformungsverhalten teilchengeharteter Legierungen.- 12.1.1 Einkristalline Legierungen.- 12.1.2 Reine Vielkristalle.- 12.1.3 Technische Legierungen.- 12.2 AlZnMgCu0,5 im Zustand maximaler Ausscheidungshartung.- 12.2.1 Die Form der ersten Hysteresekurven.- 12.2.2 Verhalten bei konstanter plastischer Dehnungsamplitude..- 12.2.3 Verhalten bei veranderter plastischer Dehnungsamplitude..- 12.3 AlZnMgCu0,5 im uberalterten Zustand.- 12.3.1 Verhalten bei konstanter plastischer Dehnungsamplitude..- 12.3.2 Verhalten im Incremental Step Test.- 12.4 AlZnMgCu0,5 im abgeschreckten Zustand.- 12.4.1 Verhalten bei konstanter plastischer Dehnungsamplitude..- 12.4.2 Verhalten im Incremental Step Test.- 12.5 Interpretation des zyklischen Verformungsverhaltens.- 13 Gefugeumwandlung und dynamischen Reckalterung.- 13.1 Verformungsverhalten von X3CrNil8 9 bei Raumtemperatur.- 13.1.1 Zur Gefugestabilitat.- 13.1.2 Verhalten bei konstanter plastischer Dehnungsamplitude..- 13.1.3 Verhalten im Incremental Step Test.- 13.1.4 Vergleich des Verhaltens mit einphasigen metallischen Werkstoffen.- 13.2 Das Verhalten von X3CrNi18 9 bei erhoehter Temperatur.- 13.2.1 Die dynamische Reckalterung.- 13.2.2 Verhalten in Versuchen mit konstanter Amplitude der plastischen Dehnung.- 13.2.3 Die einheitliche Hysteresenform der Einstufenversuche.- 13.2.4 Verhalten im Incremental Step Test.- 13.2.5 Zusammenfassung und Vergleich der Ergebnisse.- 14 Zum Anwendungsbereich des Incremental Step Tests.- 14.1 Wechselverfestigende Metalle und Legierungen.- 14.1.1 Einphasige Metalle und Legierungen.- 14.1.2 Mehrphasige Legierungen.- 14.2 Wechselentfestigende Legierungen.- 14.3 Incremental Step Test und strukturierte Legierungen.- 14.4 Incremental Step Test bei erhoehten Temperaturen.- 14.5 Incremental Step Test und Zufallsbeanspruchung.- 15 Berechnung des Spannungs-Dehnungs-Verlaufes.- 15.1 Ideal zyklisches Verformungsverhalten.- 15.2 Analytische Beschreibung des Spannungs-Dehnungs-Verlaufes.- 15.2.1 Analytische Beschreibung eines Hysteresenastes.- 15.2.2 Berucksichtigung des Materialerinnerungsvermoegens.- 15.3 Anwendung der Vielkomponentenmodelle.- 15.3.1 Bestimmung der Streckgrenzenverteilungsfunktion.- 15.3.2 Diskretisierung der Verteilungsfunktionen.- 15.3.3 Berechnung des Spannungs-Dehnungs-Verlaufes.- Abschliessende Bemerkungen.- A Werkstoffzusammensetzung und Warmebehandlung.- A.1 Der Walzlagerstahl 100Cr6.- A.2 Vielkristallines Kupfer.- A.3 Ck 10.- A.4 C 45.- A.6 AlZnMgCu0,5.- A.7 Der austenitische Stahl X3CrNi18 9.- B Verschiedene Versionen des Incremental Step Tests.- B.1 Der konventionelle Incremental Step Test.- B.2 Der Incremental Step Test mit Beanspruchungsstufen.- B.3 Hochtemperatur-Incremental-Step-Test.- Liste der Symbole.

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