Abstract
This dissertation discusses the fatigue strength of autofretted components
out of globular ductile cast iron under internal pressure loading. The
Woehler curves for the stress ratio R ~ 0 und R = 0,5 of component
specimens with a 90° drilling intersection of materials EN-GJS-400-18,
EN-GJS-500-7 and EN-GJS-600-3 have been investigated and the resulting
pressure strength increase by autofrettage evaluated. To determine the
damage threshold of small oscillation amplitudes (Omission Level) on
pressure strength, further two-step internal pressure tests by constant
maximum pressure have been carried out.
The complete crack initiation Woehler curves of the component specimens
with and without autofrettage have been calculated by using the Local
Strain Approach and compared to the test results. The therefore required
material data have been delivered by static tensile tests and strain
controlled sinusoidal tests on smooth tensile specimens.
Additional the fracture Woehler curves of the non-autofretted samples have
been designed by using the Synthetic Woehler Curve concept and compared to
the outcomes of the one-step internal pressure tests.
Zusammenfassung:
Diese wissenschaftliche Arbeit behandelt die Ermüdungsfestigkeit von autofrettierten Bauteilen aus Kugelgraphitguss EN-GJS unter
Innendruck-Schwellbeanspruchung. An Bauteilproben mit einer
90°-Bohrungsverschneidung aus EN-GJS-400-18, EN-GJS-500-7 und EN-GJS-600-3 wurden die Bauteil-Wöhlerlinien in Einstufenversuchen bei den Spannungsverhältnissen R ~ 0 und R = 0,5 ermittelt und die
Druckfestigkeitssteigerung durch die Autofrettage bestimmt. Weiter wurden Innendruckschwell-Zweistufenversuche bei konstantem Maximaldruck durchgeführt, um den Schädigungseinfluss (Omission-Level) von kleinen Schwingspielen auf die Druckfestigkeit dieser Bauteile zu bewerten.
Auf der Basis des Kerbdehnungs-Berechnungskonzepts wurden die vollständigen Anriss-Wöhlerlinien der nicht autofrettierten und autofrettierten Bauteilproben berechnet und mit den experimentellen Ergebnissen verglichen. Die hier eingehenden Werkstoffkennwerte ergaben sich aus statischen Zugversuchen und dehnungs-kontrollierten Schwingversuchen an nicht gekerbten Zugstäben. Für die nicht autofrettierten Bauteile wurde zusätzlich mit dem Konzept der Synthetischen Wöhlerlinien die Bruch-Wöhlerlinie konstruiert und den Ergebnissen aus den Innendruckschwell-Einstufenversuchen gegenübergestellt.