Festigkeitskennwerte und mehrachsige Schwingfestigkeit von lamellarem Gusseisen

Franz Klubberg; Christoph Broeckmann; Paul Beiss

doi:10.3139/120.110367

Published by De Gruyter May 26, 2013

Festigkeitskennwerte und mehrachsige Schwingfestigkeit von lamellarem Gusseisen

Fatigue Strength Properties and Multiaxial Fatigue of Grey Cast Iron

Franz Klubberg , Christoph Broeckmann and Paul Beiss

From the journal Materials Testing

https://doi.org/10.3139/120.110367

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Kurzfassung

Vorgestellt werden analytische und experimentelle Untersuchungen zum Ermüdungsverhalten von Gusseisen mit Lamellengraphit (GJL). Neben statistisch abgestützten Kennwertfunktionen für die zur Festigkeitsrechnung maßgeblichen Eingangsgrößen und zum Einfluss von Normal- und Torsions-Mittelspannungen, wurden Versagensgrenzen für GJL unter zweiachsig schwingenden Lastspannungszuständen durch Rechnung und Versuche verifiziert.

Abstract

Stress controlled long life fatigue tests have been performed on pearlitic grey cast iron with polished and as-cast solid specimens and hollow tubular specimens under pulsating and pure alternating axial tension-compression as well as torsion and biaxial loading cases of combined normal stresses with sinusoidal synchronous and out-of-phase amplitudes. A comprehensive analysis of experimental and available fatigue data of grey cast iron results in statistically confirmed empirical relations depending on the tensile strength to account the characteristic fatigue properties for rotating bending, axial tension-compression and torsion. The results circumstantiate that in the case of grey cast iron the endurance ratio T_W/σ_W of fatigue strength in fully reversed torsion T_W to that in axial direction σ_W is generally greater valued than one, important for a reliable application of failure criterions and strength hypothesis.

Dipl.-Ing. Franz Klubberg, Jahrgang 1952, studierte von 1973 bis 1977 Allgemeinen Maschinenbau, Fachrichtung Energie- und Kraftfahrzeug-Technik, an der FH Konstanz und bis 1985 Maschinenbau, Fachrichtung Grundlagen des Maschinenwesens, an der RWTH Aachen. Seit 1985 ist er am Institut für Werkstoffkunde, heute Institut für Werkstoffanwendungen im Maschinenbau (IWM) der RWTH Aachen, als wissenschaftlicher Mitarbeiter auf dem Arbeitsgebiet “Schwingfestigkeit metallischer Werkstoffe” tätig und leitet die Arbeitsgruppe Schwingfestigkeit. Seine Forschungsschwerpunkte sind das Festigkeitsverhalten metallischer Werkstoffe, insbesondere unter mehrachsiger Schwingbeanspruchung, Festigkeitshypothesen, Versuchsdatenanalysen und statistische Auswertung von Ermüdungsversuchen.

Prof. Dr.-Ing. Christoph Broeckmann, geb. 1963, studierte an der Ruhr-Universität Bochum Maschinenbau mit dem Schwerpunkt Konstruktionstechnik. Anschließend beschäftigte er sich als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl Werkstofftechnik der RUB mit dem Bruch karbidreicher Stähle und fasste seine Ergebnisse im Jahr 1994 in einer Dissertation zusammen. Bis 2000 diente er dem Lehrstuhl Werkstofftechnik als Oberingenieur und habilitierte sich im gleichen Jahr mit einer Arbeit zum Kriechen partikelverstärkter Werkstoffe. Nach seinem Wechsel in die mittelständische Maschinenfabrik Köppern GmbH & Co. KG in Hattingen übernahm er dort als Bereichsleiter “Technik” die Verantwortung für werkstofftechnische und konstruktive Entwicklung sowie das Qualitätsmanagement. Von 2003 bis 2008 baute er als Geschäftsführer die Köppern-Entwicklungs-GmbH auf, ein Unternehmen, das verschleißbeständige Werkzeuge für die mineralverarbeitende Industrie entwickelt, fertigt und vertreibt. Im Jahr 2008 wurde er als Professor an das Institut für Werkstoffanwendungen im Maschinenbau der RWTH Aachen berufen. Seit 2009 leitet er das Institut.

Prof. Dr.-Ing. Paul Beiss. Jahrgang 1945, studierte Maschinenbau, Fachrichtung Fertigungstechnik, an der RWTH Aachen. Nach der Promotion arbeitete er in der Automobilzuliefererindustrie in verschiedenen technischen Positionen. 1994 übernahm er den Lehrstuhl für Werkstoffkunde an der RWTH Aachen, den er bis 2010 innehatte.

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Online erschienen: 2013-05-26

Erschienen im Druck: 2012-09-01

Festigkeitskennwerte und mehrachsige Schwingfestigkeit von lamellarem Gusseisen

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