Untersuchungen der Thermoschockbelastungen an keramischen Kugeln und Balken mit künstlichen Defekten

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDiplomarbeit

Abstract

Keramische Kugeln werden als Wälzkörper in hochbeanspruchten Lagern eingesetzt. Bisherige Untersuchungen (z.B.: Festigkeitsmessung mit dem „Notched Ball Test“) haben gezeigt, dass schon kleine Oberflächenfehler zu einer signifikanten Festigkeitsverminderung führen können. Ein rascher Temperaturwechsel (Thermoschock) erzeugt in keramischen Körpern in Abhängigkeit der thermoelastischen Eigenschaften und der Geometrie des Probekörpers, des Filmkoeffizienten und der Temperaturdifferenz transiente Spannungsfelder, die unter bestimmten Voraussetzungen zum Versagen durch Rissbildung oder -wachstum führen. Gemäß des Griffith-Irwin Kriteriums wird bei Überschreiten einer kritischen Belastung, dem sogenannten Spannungsintensitätsfaktor, an existierenden „rissartigen“ Defekten Risswachstum ausgelöst. Im theoretischen Teil dieser Arbeit wird der zeit- und ortsabhängige Verlauf der Spannungsintensitätfaktor an der Rissfront von semi-elliptischen Rissen in kugel- und balkenförmigen Proben bei einem raschen Abkühlvorgang mit Hilfe der Finite Element Methode (FEM) modelliert. Die experimentelle Validierung wird an entsprechenden Proben durchgeführt, in welche durch Knoopindentation künstliche Defekte in Form von näherungsweise semi-elliptischen Rissen eingebracht wurden. Durch systematisches Erhöhen der Temperaturdifferenz im Wasserabschreckversuch konnte jene Grenzbelastung bestimmt werden, bei der eine Schädigung durch Rissausbreitung stattfindet. Es konnte gezeigt werden, dass das validierte FE-Modell Geometrie und Position der zum Versagen führenden Defekte im Abschreckvorgang vorhersagen kann.

Details

Titel in ÜbersetzungAnalysis of thermal quenching on ceramic balls and prismatic bars with artificial defects
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung29 Jun 2012
StatusVeröffentlicht - 2012