Es wurden Untersuchungen zum Einfluss von Überlasten auf die Ermüdungsrissausbreitung von Aluminiumlegierungen vom Typ 6013 bzw. 2024 aus dem Bereich der Luft- und Raumfahrt durchgeführt. Ziel war die Charakterisierung des Rissfortschrittsverhaltens unter variablen Beanspruchungsamplituden, um daraus eine Verbesserung der Vorhersage der Rissfortschrittslebensdauer unter betriebsnaher Belastung zu gewinnen. Zur Berücksichtigung einer variablen Mittelspannung wurden Rissfortschrittskurven ermittelt und ein Verfahren entwickelt, mit dem auf der Grundlage von nur zwei Ermüdungsrissausbreitungsexperimenten eine Vorhersage des Rissfortschrittsverhaltens in Abhängigkeit vom Spannungsverhältnis möglich ist. Dazu wird neben einer Rissausbreitungskurve für ein konstantes Spannungsverhältnis die alternative Schwellenwertermittlung benötigt. Auf der Grundlage dieser beiden Versuche lässt sich das Schwellenwertverhalten und die für entsprechende Rissfortschrittsgleichungen benötigten Konstanten vorhersagen. Die auf diese Weise ermittelten Ergebnisse stellen eine wichtige Grundlage für Betriebsfestigkeitsrechnungen, insbesondere für Kollektive mit variablen Mittelspannungen, dar. Reihenfolgeeffekte, verursacht durch hohe Beanspruchungsamplituden, wurden durch das Einbringen einzelner Überlasten in eine Folge zyklisch konstanter Spannungsamplituden simuliert. Die durchgeführten Überlastuntersuchungen haben gezeigt, dass Zugüberlasten aufgrund der starken Ausprägung der auftretenden Verzögerung, unterhalb der Bruchzähigkeit, generell zu einer Lebensdauerverlängerung führen. Der verzögernde Einfluss einer Überlast auf den Rissfortschritt wird neben der Abstumpfung der Rissspitze, einer lokalen Rissverzweigung und Rissablenkung hauptsächlich mit dem durch die Überlast erzeugten Eigenspannungszustand vor der Rissspitze korreliert. Die während des Überlastzyklus auftretende Rissbeschleunigung liegt deutlich über dem zu erwartenden dynamischen Wert und wird als \"partieller Gewaltbruch\" bezeichnet. Optische Untersuchungen zeigen im Bereich der Maximallast die für einen Gewaltbruch typischen Bruchstrukturen und unterstützen damit die Annahme eines gewaltbruchähnlichen Rissfortschritts. Der Überlastzyklus wirkt sich wie eine monotone Zug-Druck Beanspruchung aus und der erzeugte Rissfortschritt kann unter Zugrundelegung der Linear Elastischen Bruchmechanik in Form eines \"lokalen\" R-Kurven-Konzeptes interpretiert werden. Weiter konnte erstmals gezeigt werden, dass Untersuchungen mit der Positronenannihilationsspektroskopie eine Unterscheidung von Schwingungs- und Gewaltbruch anhand der auftretenden Defektarten erlauben. Die gewonnenen Erkenntnisse konnten basierend auf dem Fließzonenmodell nach Wheeler in Berechnungen der Rissfortschrittslebensdauer umgesetzt werden und entsprechende Modellrechnungen zeigen eine sehr gute Übereinstimmung mit dem Experiment. Die Rissfortschrittslebensdauer ist aufgrund der Streuung der Rissfortschrittsdaten jedoch einer relativ großen Schwankung unterworfen. Aus diesem Grund ist eine statistische Betrachtung der Rissfortschrittsdaten unumgänglich und zeigt die Grenze in der Genauigkeit, mit der Lebensdauerberechnungen durchgeführt werden können.     «

Es wurden Untersuchungen zum Einfluss von Überlasten auf die Ermüdungsrissausbreitung von Aluminiumlegierungen vom Typ 6013 bzw. 2024 aus dem Bereich der Luft- und Raumfahrt durchgeführt. Ziel war die Charakterisierung des Rissfortschrittsverhaltens unter variablen Beanspruchungsamplituden, um daraus eine Verbesserung der Vorhersage der Rissfortschrittslebensdauer unter betriebsnaher Belastung zu gewinnen. Zur Berücksichtigung einer variablen Mittelspannung wurden Rissfortschrittskurven ermittel...     »

Investigations of the influence of overloads on fatigue crack propagation of aluminium alloy 6013 and 2024 from the air and space technology sector were carried out. The object was to characterize the crack propagation behaviour under variable amplitude loading for obtaining a better lifetime prediction. To consider the variation of mean stress, crack propagation curves were experimental quantified. A method was developed which allows a prediction of crack propagation behaviour subject to the mean stress ratio on the base of only two fatigue experiments. These are a crack propagation curve for constant stress ratio and the so called \"alternative Schwellenwertermittlung\". On the base of these experimental data the threshold behaviour and the constants of the used crack propagation law can be predicted. This description of crack propagation behaviour is an important base for fatigue calculations, particularly for cumulative frequency distributions with variable stress ratio. Sequence effects caused by high load amplitudes were simulated by single overloads in a load sequence with constant stress level. Below the fracture toughness tension overloads generally are leading by reason of the high deceleration to an extension of crack propagation lifetime. The deceleration caused by the overload is correlated beside crack tip blunting, crack branching and crack deflection primarily to residual stresses in front of the crack tip. The accelerated crack advance during the overload cycle is much higher than the dynamic crack propagation and is therefore defined as \"partial\" final fracture. Fracture surface structures of a final crack can be observed in the region of the accelerated crack propagation by optical investigations. Because of this the overload is identified as a monotonic tension compression load cycle and can be interpreted on the base of the linear elastic fracture mechanics with a local R-curve concept. In addition for the first time the difference between a monotonic and dynamic fracture can be shown by different defect types with the positron annihilation spectroscopy. The results of the investigations can be implemented in calculations of the crack propagation lifetime on the base of the Wheeler model. The comparison of the calculated and experimental data shows a very good agreement. Because of the variation of the crack propagation data the scatter of the calculated lifetime is very high. Consequently a statistical view of the crack propagation data by all means is necessary and shows the boundary in accuracy for lifetime calculations.     «

Investigations of the influence of overloads on fatigue crack propagation of aluminium alloy 6013 and 2024 from the air and space technology sector were carried out. The object was to characterize the crack propagation behaviour under variable amplitude loading for obtaining a better lifetime prediction. To consider the variation of mean stress, crack propagation curves were experimental quantified. A method was developed which allows a prediction of crack propagation behaviour subject to the me...     »