Experimente über duktilen Schaden und Versagen unter biaxialen Belastungsbedingungen

Zusammenfassung Hintergrund Das Schaden- und Versagensverhalten von duktilen Metallen hängt sowohl vom Spannungszustand als auch von der Lastgeschichte ab. Biaxiale Experimente mit geeigneten Proben können gezielt unterschiedliche Belastungszustände erzeugen, wodurch die Untersuchung einer Vielzahl von Lastzyklen mit unterschiedlichen Spannungszuständen ermöglicht wird. Ziel Bei den biaxialen Experimenten mit dem neu vorgestellten HC-Proben werden zyklische Scherlasten durch verschiedene konstante Druck- und Zuglasten überlagert. Das Knicken während der Druckbelastung in beiden Achsen wird durch einen zusätzlich neu eingeführten Halter verhindert. Methoden Die Deformationsfelder an den Oberflächen der biaxialen Proben werden durch digitale Bildkorrelation (DIC) ausgewertet, und nach dem Versagen werden die entsprechenden Bruchflächen durch Rasterelektronenmikroskopie (SEM) analysiert. Die zugehörigen numerischen Simulationen mit dem vorgestellten Materialmodell liefern Informationen über die aktuellen Spannungszustände. Ergebnisse Der eingeführte Halter verhindert erfolgreich das Knicken während der Druckbelastung. Die Deformationsfelder zeigen einen klaren Einfluss der Scherichtung, und eine Zugüberlagerung der zyklischen Scherlast führt zu spröderem und eine Drucküberlagerung zu duktilerem Verhalten. Die begleitenden numerischen Berechnungen offenbaren die zugehörigen, unterschiedlichen Spannungszustände. Schlussfolgerungen Das neue experimentelle Programm mit biaxial belasteten Proben zur Untersuchung des Schaden- und Versagensverhaltens unter zyklischer Belastung ermöglicht die gezielte Untersuchung einer Vielzahl von Lastzyklen und ist somit geeignet für die umfassende Analyse dieser Phänomene.