Werkstoffmodellierung Bruch bei hohen Temperaturen

Bruch bei hohen Temperaturen erfolgt höufig über die Bildung und das Zusammenwachsen von Poren auf Korngrenzen. Aus der Analyse dieser Vorgänge entwickelten Rodin und Parks ein konstitutives Modell für das Kriechen im sekundären und tertiären Bereich. Auch dieses Modell wurde am IWM verbessert und in ABAQUS implementiert.

Konstruktionskeramik 

Keramik verhält sich unter Belastungen überwiegend elastisch, bis sich bei einer bestimmten Last einer der stets vorhandenen Defekte ausbreitet und zum Sprödbruch führt. Unter länger andauernder Last wachsen Defekte langsam, bis sie eine kritische Größe erreicht haben. Wegen der statistischen Verteilung der Defekte unterliegen auch Festigkeit und Lebensdauer keramischer Werkstoffe statistischen Schwankungen. Post-Prozessoren zu Finite-Element-Programmen, die diesen statistischen Aspekt mit Hilfe der Weibull-Statistik und das langsame Rißwachstum berücksichtigen, existieren an mehreren Stellen und auch am IWM. Damit lassen sich mittlere Lebensdauer und Ausfallwahrscheinlichkeit keramischer Bauteile unter gegebenen Beanspruchungen bei Raumtemperatur berechnen.

Stoffgesetze für das Kriechen von Keramik bei hohen Temperaturen wurden bisher nur in Ansätzen entwickelt, da bisher kaum hochbeanspruchte keramische Bauteile für den Hochtemperatureinsatz auszulegen waren. Andererseits kann das Fehlen verläßlicher Modelle in Zukunft einen solchen Einsatz verhindern. Deshalb wurden am IWM Modelle entwickelt, die das Kriechen durch Diffusion u nd durch Prozesse in einer flüssigen Korngrenzphase beschreiben. Die Korngrenzphase selbst kann viskos strömen. Sie kann aber auch das Kornmaterial lösen, transportieren und an anderer Stelle wieder abscheiden.