C2|Teilprojekt C2:Einbindung neuer mathematischer Methoden zur Bewertung der Betriebsfestigkeit integraler Blechbauweisen

Das Teilprojekt C2 befasst sich mit der Ermittlung von lokalen zyklischen Werkstoffeigenschaften, die zur Betriebsfestigkeitsbewertung integraler Blechbauweisen benötigt werden.

Zur Lebensdauerbewertung soll das örtliche Dehnungskonzept herangezogen werden. Hierzu ist die genaue Ermittlung des lokalen zyklischen Werkstoffverhaltens in Form der zyklischen stabilisierten Spannungs-Dehnungskurve und der Dehnungswöhlerlinie von wesentlicher Bedeutung.

Aufgrund gradientenbehafteter Strukturen von spaltprofilierten und spaltgebogenen Profilen ist die experimentelle Ermittlung der lokalen Werkstoffkennwerte nicht immer möglich. Daher werden gängige Ansätze zur Findung von Näherungslösungen anhand mathematischer Schätzmethoden untersucht, was auf eine Abschätzung der Kennwerte anhand von metallographischen Kenngrößen sowie anhand von Ergebnissen einer Prozesssimulation abzielt.

Ein weiteres Ziel dieses Projekts besteht darin, gängige Methoden zur Schätzung der Parameter der Dehnungswöhlerlinie sowie der zyklischen Spannungsdehnungskurve zu verbessern. In diesem Zusammenhang werden verschiedene nichtparametrische Schätzer auf das Problem angewandt und gegenübergestellt, sowie die für den Schätzer relevanten Einflussgrößen identifiziert. Des Weiteren wird ein neues Verfahren zur Schätzung von Dehnungswöhlerlinien auf Basis der Inversen des parametrischen Modells entwickelt.

Ein weiteres Projektziel ist die Schätzung des experimentellen Designs, das heißt geeigneter Horizonte für die experimentellen Untersuchungen des dehnungsgeregelten Wöhlerversuchs zur Minderung des Versuchsaufwandes. Dabei werden Monte Carlo Methoden zur Bestimmung des optimalen Designs des nichtlinearen parametrischen Regressionsproblems herangezogen.

Des Weiteren wird zur Minderung des Aufwandes des dehnungsgeregelten Schwingfestigkeitsversuchs eine Methode entwickelt, bei der durch Kombination von experimentellen und künstlichen Daten die Anzahl der Experimente reduziert werden kann.

Um das Leichtbaupotenzial kaltumgeformter Blechstrukturen optimal ausnutzen zu können, werden Untersuchungen unter variablen Beanspruchungsamplituden durchgeführt, wodurch die Übertragung der Lebensdauerabschätzung von konstanten auf variable Amplituden ermöglicht wird, was zu einer zusätzlichen Gewicht- und Kostenersparnis führen kann.