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Einsatz digitaler Bildkorrelation in der Bruchmechanik

Breitbarth, Eric and Strohmann, Tobias and Besel, Michael (2019) Einsatz digitaler Bildkorrelation in der Bruchmechanik. DVM. 51. Tagung des DVM-Arbeitskreises Bruchmechanik und Bauteilsicherheit, 19. und 20. Februar 2019, Aachen. ISSN 2366-4797

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Abstract

Die digitale Bildkorrelation (DIC) hält vermehrt Einzug in die experimentelle Mechanik, da sich hiermit eine effektive Möglichkeit ergibt, das Verschiebungs- bzw. Verformungsfeld einer Probe oder eines Bauteils vollflächig zu erfassen. Besonders hilfreich ist diese Methode bei der Bewertung von Bruchvorgängen oder Ermüdungsrissen. Durch die Auswertung des Verschiebungsfeldes können Risse sehr gut identifiziert und untersucht werden. Der Vortrag zeigt, wie mittels DIC die plastische Zone von duktilen Werkstoffen identifiziert werden kann, und wie sich die vorherrschenden Rissspitzenbeanspruchungen bestimmen lassen. Für die zugrunde liegenden Rissfortschrittsversuche wurden die Aluminiumlegierungen AA2024 und AA5028 genutzt, da diese speziell für Anwendungen im Luftfahrtsektor eingesetzt werden. Um die Sicherheit von Flugzeugen zu gewährleisten, dürfen auch lange Risse nicht zu einem katastrophalen Versagen führen. Mittels der biaxialen Prüfmaschine des Instituts für Werkstoff-Forschung können dazu Flachproben mit einer Prüffeldgröße von 923 mm x 559 mm auf (Ermüdungs-)Risswachstum untersucht werden. Um maximale Sicherheiten zu gewährleisten sind präzise Aussagen zum Rissverhalten unterschiedlicher Legierungen notwendig. Daher werden diese Versuche durch ein digitales 3D Bildkorrelationssystem unterstützt. Mit einem eigens entwickelten Postprozessor lässt sich während des Versuchs mittels verschiedener Methoden die reale Rissspitzenbeanspruchung bestimmen. Es besteht zum einen die Möglichkeit, die Williams-Nahfeldlösung an die DIC Felder anzugleichen, wodurch sich KI, KII und KIII ermitteln lassen. Zugleich kann somit auch die Position der Rissspitze identifiziert werden. Zum anderen steht eine Auswertung über das J- bzw. Wechselwirkungsintegral zur Verfügung, um die Größen J, KI und KII zu bestimmen. Wird diese Auswertung in einem Lastzyklus unter maximaler und minimaler Belastung durchgeführt, lässt sich das effektive ΔK berechnen, welches Effekte wie beispielsweise Rissschließen mit einschließt. Zusammenfassend eröffnet die DIC Auswertung des experimentell ermittelten Rissspitzenfeldes also die Möglichkeit, die durch intrinsische als auch extrinsische Effekte beeinflussten Rissbeanspruchungen zu bestimmen, welche hierdurch ebenfalls Rückschlüsse auf das entsprechende Werkstoffverhalten zulassen.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/126628/
Document Type:Conference or Workshop Item (Speech)
Title:Einsatz digitaler Bildkorrelation in der Bruchmechanik
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Breitbarth, EricEric.Breitbarth (at) dlr.deUNSPECIFIED
Strohmann, TobiasTobias.Strohmann (at) dlr.deUNSPECIFIED
Besel, Michaelmichael.besel (at) dlr.deUNSPECIFIED
Date:19 February 2019
Refereed publication:Yes
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Volume:251
Page Range:pp. 1-10
Publisher:DVM
Series Name:Bericht 251: Bruchmechanische Werkstoff- und Bauteilbewertung: Beanspruchungsanalyse, Prüfmethoden und Anwendungen
ISSN:2366-4797
Status:Published
Keywords:Ermüdungsrisse; Digitale Bildkorrelation; Bruchmechanik; J Integral; Wechselwirkungsintegral
Event Title:51. Tagung des DVM-Arbeitskreises Bruchmechanik und Bauteilsicherheit
Event Location:Aachen
Event Type:national Conference
Event Dates:19. und 20. Februar 2019
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Aeronautics
HGF - Program Themes:fixed-wing aircraft
DLR - Research area:Aeronautics
DLR - Program:L AR - Aircraft Research
DLR - Research theme (Project):L - Structures and Materials
Location: Köln-Porz
Institutes and Institutions:Institute of Materials Research > Metallic Structures and Hybrid Material Systems
Deposited By: Breitbarth, Eric
Deposited On:22 Feb 2019 11:29
Last Modified:22 Feb 2019 11:29

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