DVM-Nachrichten 54 by DVM Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung

DVM-N 54 • Herbst 2011

Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung e.V.

DVM-Nachrichten Mitteilungen für DVM-Mitglieder www.dvm-berlin.de

Liebe Mitglieder und Freunde des DVM, der DVM ist ein gemeinnütziges Forum zur Förderung von Wissenschaft und Forschung im interdisziplinär und branchenübergreifenden Austausch mit dem Ziel des Wissenstransfers zwischen T heorie und Praxis, Wissenschaft und Technik, Industrie und Hochschulen, national und international. Ziel der Verbandsarbeit ist das Sicherstellen der Integrität von Bauteilen und Strukturen, die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit für Systeme und Komponenten sowie die Nachhaltigkeit von Produktlösungen. Der DVM Vorstand trifft sich regelmäßig mit Obleuten und gezielt eingeladenen Spezialisten zu ausgesuchten Themen. Ziel dieser Strategiesitzungen ist es, die Perspektiven für den DVM in der Zukunft auszuloten. Hierzu wurde bereits in der letzten Ausgabe ein Artikel von Prof. Zenner mit dem Thema „Ziele des DVM“ veröffentlicht.

Inhalt Vorstellung des DVM-Arbeitskreises „Betriebsfestigkeit“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Kommentar: Bruchmechanik – angekommen in der Wirklichkeit . . . . . . . . . . . . . 3 Kurzbericht: 6. DVM-Fortbildungsseminar „Bauteilschäden – Ursachen und Folgerungen“ . . . . 5 DVM-Termine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Kurzbericht: DVM-Fortbildungsseminar „Bruchmechanische Prüfmethoden“ . . . . . . . . . . . 7 Kurzbericht: Fortbildungsseminar „Werkstoff- und Bauteilprüfung“ . . . . . . . . . . . . . 8 Bericht: The Fifth International Conference on Very High Cycle Fatigue. . . . . . . . . . . . . . . . . 9 DVM-Ehrenmitgliedschaft: Prof. Stefanie Stanzl-Tschegg . . . . . . . . . . . . . . . 9 Summary about international conference VHCF5 . 10 Mitglieder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

DVMͲProfil AK Betriebsfestigkeit

AK Elastomerbauteile

AuslegungsͲ und Absicherungsprozesse von MaschinenͲ und Fahrzeugbauteilen

Schädigungsmechanismen von Elastomerbauteilen

AK Bruchvorgänge

AK Werkstoffprüfung

Bruchmechanische Methoden

DVM

Messmethoden zur Bestimmung der Betriebslasten in adaptiven Systemen

Methoden und Verfahren der Schadensfallanalyse

AK Zuverlässigkeit mechatronischer und adaptronischer Systeme

AK Kunststoffprüfung und Bauteildiganostik

Ͳ Ermittlung von Werkstoffkennwerten Ͳ Analyse von Bruchflächen

Ͳ Lastkollektive Ͳ BerechnungsͲ und Versuchsmethoden

AK Fahrradsicherheit

Zunächst geht es darum, das Profil des DVM und seiner Alleinstellungsmerkmale zu schärfen, die Beziehungen der Arbeitskreise untereinander und die Vernetzung der Workshops und Seminare zu verdeutlichen. Die DVM-Arbeitskreise bilden klassische Disziplinen und neue Felder im Dialog zwischen industrieller Anwendung und Grundlagenforschung ab. Sie arbeiten autonom mit Unterstützung der Geschäftsstelle und geben ihr generiertes Wissen über wissenschaftliche Tagungen und Publikationen weiter. Jung und alt treffen sich auf nationaler und internationaler Ebene. Sowohl theoretische als auch praxisorientierte Seminare mit Übungen für den Nachwuchs sind im Portfolio ebenso wie Diskussionsforen zu aktuellen Themen. In der Ihnen jetzt vorliegenden Ausgabe stellt sich als erster der Arbeitskreis Betriebsfestigkeit in diesem Profil vor. Für den Kommentar konnte Dr. Langenberg, RWTH Aachen, aus dem Arbeitskreis Bruchvorgänge gewonnen werden. K. Leers & S. Bachofer DVM-Geschäftsstelle, Berlin

Vorstellung

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Vorstellung des DVM-Arbeitskreises „Betriebsfestigkeit“ Die Bedeutung der Betriebsfestigkeit im Auslegungs- und Absicherungsprozess von Maschinenbauteilen hat in den letzten Jahren weiter zugenommen. Gerade im Umfeld des Fahrzeugbaus ist dies aufgrund der Leichtbauaktivitäten und des verstärkten Einsatzes von Berechnungsmethoden deutlich zu spüren. Der DVM-Arbeitskreis Betriebsfestigkeit trägt diesem Trend mit seinen Veranstaltungen entsprechend Rechnung. Dabei widmet sich der Arbeitskreis mit seinem seit Jahren etablierten Programmausschuss im Besonderen folgenden Aufgaben: • Stärkung des praxisbezogenen Netzwerks aus Wissenschaft und Wirtschaft, nicht zuletzt durch die jährlich organisierte Fachtagung • Wissenstranfer und –austausch im nationalen/internationalen Netzwerk • Wissensvermittlung, insbesondere an junge Ingenieure, zum Beispiel in Form von jährlich durchgeführten Weiterbildungsseminaren • Nutzen von Synergien bzgl. der Betriebsfestigkeitsmethoden im Netzwerk des Maschinen- und Fahrzeugbaus • Aufgreifen aktueller Fragestellungen und Thematisierung dieser Fragestellungen für zukünftige Tagungen und Weiterbildungsseminare Der Arbeitskreis befasst sich mit der sicheren Auslegung von Bauteilen und Systemen und benötigt Inputs seitens der Belastungen, der Werkstoffcharakterisierung und Bauteilgeometrie. In welcher Form diese Inputs Einzug finden, hängt wiederum stark von den zugrunde gelegten Schadenshypothesen ab. Dadurch ergeben sich insbesondere Schnittstellen zu den DVM-Arbeitskreisen • Bruchvorgänge • Zuverlässigkeit mechatronischer und adaptronischer Systeme • Elastomerbauteile • Fahrradsicherheit Darüber hinaus gibt es Schnittstellen zu den Workshops „Prüfmethodik für Betriebsfestigkeitsversuche“ und „Numerische Simulation in der Betriebsfestigkeit“. Diese Workshopthemen haben in ihrer Kombination geradezu Symbolcharakter für die heutige und zukünftige Vorgehensweise im Auslegungsprozess von Maschinenbauteilen und –systemen. Da die Bauteillebensdauerberechnung als Simulationsmethode keine direkten Absolutaussagen liefert, ist sie immer in Verbindung mit dem Betriebsfestigkeitsversuch zu nutzen. Liegen Versuchs- und Berechnungsergebnisse eines vergleichbaren Bauteils, zum Beispiel des Vorgängermodells, vor, kann daraus die Ergebnisdifferenz an den versagenskritischen Stellen ermittelt werden. Mit Hilfe dieser Differenz und dem Berechnungsergebnis des neuen Bauteils kann dann auf die absolute Lebensdauer des neuen Bauteils geschlossen werden, Bild 1. Diese relative BewertungsSeite 2

Bild 1: Relative Lebensdauer-Bewertungsmethode

methode wird sich in Kombination mit Erfahrungen aus Versuch und Berechnung mehr und mehr durchsetzen. Weitere zukunftsweisende Themen für den Arbeitskreis zeigt Bild 2.

Bild 2: Zukunftsweisende Aufgaben des Arbeitskreises Betriebsfestigkeit

Insbesondere Faserverbundmaterialien und deren Verbindungstechnologien stellen für die Betriebsfestigkeit neue Herausforderungen dar. Auch die Elektromobilität im Fahrzeugbau hat neue Fragestellungen bezüglich der betriebsfesten Auslegung von zum Beispiel Hochvolt-Speichern aufgeworfen. Wesentliche Nutzeffekte des Arbeitskreises Betriebsfestigkeit sind • der Erfahrungsaustausch zwischen Industrie und Forschungseinrichtungen • die Integration junger Ingenieure in das Betriebsfestigkeitsnetzwerk • Orientierungshilfen für die angewandte Forschung • die Einordnung des eigenen Wissens- und Anwendungsstandes im Vergleich zum Wettbewerb • die Bereitstellung einer Plattform zur Bildung OEM-übergreifender fachlicher Kooperationen Der Arbeitskreis Betriebsfestigkeit blickt mittlerweile auf eine 35jährige, sehr erfolgreiche Tätigkeit zurück. Spannende Themen und immer wieder neue Herausforderungen, wie Bild 2 zeigt, lassen den DVM und die Mitglieder des ArbeitskreisProgrammausschusses sehr zuversichtlich in die Zukunft schauen. Dr. Martin Brune BMW Group Obmann des DVM-Arbeitskreises Betriebsfestigkeit

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D er Kommentar

Bruchmechanik – angekommen in der Wirklichkeit Vorlesungen und Präsentationen über Bruchmechanik beginnen häufig mit dem eindrucksvollen Bild eines in der Mitte zerbrochenen amerikanischen Liberty Schiffes. Insbesondere wenn es um Sprödbruchvermeidung geht, zeigt man auch gerne noch Bilder von aufgerissenen Flugzeugen oder von eingestürzten Brücken. Dabei wird mit dem Beispiel der Brücken immerhin die praktische Anwendung der Bruchmechanik in der heutigen Zeit sehr gut getroffen, während die Anwendung der Bruchmechanik im Schiffbau, das sei am Rande vermerkt, noch nicht so weit voran geschritten ist, wie in vielen anderen Bereichen. Jahrelang, bis heute halten sich dort die empirischen Rissarrest-Konzepte begleitet von typischen technologischen Klein- und Großversuchen. In Deutschland, so zeigt auch die Geschichte des Arbeitskreises Bruch im DVM, nahm das Interesse für die Nutzung der Bruchmechanik mit Auf kommen der friedlichen Nutzung der Nukleartechnik für die Energieerzeugung stark zu und zwar insbesondere in Hinblick auf die Anwendung. Von der Theorie möchte ich hier ausdrücklich nicht sprechen. Das Feld bleibt weiter den Mechanikern überlassen, die in dankenswerter Weise die Grundlagen, auch für meine Arbeiten, geschaffen haben, und daher auch in Zukunft ihren festen Platz in unserer Community haben. Später half die Energiekrise der 70er Jahre und die Exploration des Nordseeöls die Anwendung der Bruchmechanik auf praktische Einsatzfälle voranzutreiben. Folgerichtig entstanden an einigen Forschungsinstitutionen in Deutschland West und Ost schwerpunktmäßige Forschungsgruppen, die sich fortan intensiv mit dem Thema beschäftigten. Zu dieser Zeit, als Deutschland noch getrennt war, in Ost und West, widmeten sich auch die Kollegen in Ost-Deutschland verstärkt dem Thema und bedienten den deutschsprachigen Markt in vorbildlicher Weise mit erstklassigen Publikationen und Anwendungsbeispielen. Mein Weg in die Bruchmechanik im Kontext dieses kurzen historischen Abrisses begann erst relativ spät, nämlich am Ende der 80er Jahre. Als jungem Doktorand beschlich mich jedoch direkt zu Anfang, im Angesicht der mittlerweile geballten Fachkompetenz im Kreise des AK Bruchs und der europäischen Kollegen (auf die ich übrigens völlig unvorbereitet erstmals im Jahre 1989 auf der ECF in Freiburg traf) der Gedanke: „ Hier gibt es ja schon alles. Alles erforscht. Was sollte ich da noch machen? Deckel drauf, fertig.“ Ein doch ernüchternder Gedanke, der mich sogar zum Ausstieg hätte bewegen können, wären da nicht meine Lehrer Prof. W. Dahl und Prof. G. Sedlacek von der RWTH Aachen gewesen. Sie konnten mir schnell klar machen, dass die Anwendung der Bruchmechanik im Stahlbau und anderen Bereichen schweißtechnisch hergestellter Konstruktionen in Deutschland noch nicht soweit vorangeschritten war, wie bei manchem europäischen Nachbarn, vor allem in England. Das dies nicht geflunkert oder übertrieben war, dies durfte ich dann auch persönlich in den folgenden Jahren erfahren. Und zwar

in der Form, dass in dieser Zeit (Anfang der 90er Jahre) die Bruchmechanik in deutschen Anwenderkreisen geschweißter Konstruktionen (genannt sei hier als prominenter Vertreter zum Beispiel die Deutsche Bahn) noch den Anschein von Zauberei oder Esoterik erweckte, zumindest aber nicht in die Anwendung, außerhalb der Nukleartechnik zu passen schien. Zu teuer die Versuche, zu kompliziert die Methode. „Kenne mer nich, bruche mer nich, fott damet“ und „Hät noch immer jot jejangen“1) Zum Glück für mich gab es aber auch das geeinigte Europa und darin die europäische Forschung gefördert durch die Europäische Dr. Peter Langenberg Gemeinschaft für Kohle und Stahl (früher EGKS, heute RFCS2)). Hier wurden anwendungsnahe Projekte zum Thema Stahl und Bauteilsicherheit unterstützt und vor allem auch der Austausch mit den europäischen Kollegen gefördert. Außerdem hatte die EU beschlossen die technischen Anwendungsnormen in gesetzlich geregelten Bereichen wie dem Stahlbau und für unbefeuerte Druckbehälter und Rohre zu harmonisieren. Dies und die von der europäischen Stahlindustrie, insbesondere auch der deutschen vorangetriebenen Entwicklung neuer Feinkornstähle mit hoher Festigkeit, Zähigkeit und guter Schweißeignung, waren die treibenden Kräfte für die Anwendung der bis dahin bekannten bruchmechanischen Methoden, um die Potenziale dieser Stähle besser zu nutzen. Und dann gab es noch einen andern wichtigen Antreiber, der an dieser Stelle unbedingt Würdigung finden muss: Prof Gerhard Sedlacek vom Lehrstuhl für Stahlbau der RWTH Aachen, der mutig beschlossen hatte, das an Stelle der 3) empirisch basierten DASTRi 009 im Rahmen der neu zu schaffenden europäischen Norm, dem Eurocode 3 4), durch Verschmelzung mit dem französischen Sanz Konzept (Grundlage für die französischen Druckbehälternorm CODAP) ein Konzept auf Basis der Bruchmechanik für die Stahlgütewahl treten sollte. Für dieses Vorhaben konnte er schließlich auch Prof. Dahl vom Institut für Eisenhüttenkunde der RWTH Aachen begeistern und damit, wie kann es anders sein, als getreuen „Vasallen“ auch mich. (Natürlich war mir 1) Artikel 6 und 3 aus dem Rheinischen Grundgesetz 2) Research Fund for Coal and Steel 3) Stahlgütewahl zur Vermeidung von Sprödbruch für den Stahlbau im Rahmen der DIN 18800, 4) EN1993

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persönlich zu diesem Zeitpunkt die Tragweite dieser Angelegenheit überhaupt nicht klar, aber dennoch wich jetzt der anfängliche Pessimismus vollends dahin). Stattdessen folgten eine Vielzahl europäischer Projekte, die mir nicht nur viele Erkenntnisse einbrachten und schließlich die Promotion, sondern auch viele zwischenmenschlich inspirierte Erlebnisse die mich zum begeisterten Europäer werden ließen. Das Ergebnis dieser Europäischen Arbeit an der letztendlich viele Wissenschaftler aus ganz Europa und auch deutsche Kollegen aus Freiburg, Stuttgart, Berlin und Geesthacht beteiligt waren ist heute in der Praxis etabliert. Es heißt im Kern „Master Curve Konzept“ und verbindet die bruchmechanischen Methode durch Anpassung an die Randbedingungen des Einsatzgebietes (max. Bemessungsspannung, Temperatur, Standardwerkstoffe aus ebenfalls europäischen technischen Lieferbedingungen) mit der Praxis des Stahlbaus und der Welt der unbefeuerten Druckbehälter und Rohre. Für den Schiffbau, insbesondere beim Einsatz hochfester Stähle (Re = 460 MPa) in Dicken bis 80 mm spielt dieses Konzept mittlerweile ebenfalls eine Rolle. Auch ich bin schließlich aus der Rolle des Doktoranden entwachsen und heute dankbar, dass ich an dieser Entwicklung teilnehmen durfte, nicht zuletzt, weil ich in dem Umfeld der Bruchmechanik viele wunderbare Menschen in Ost und West und Nord und Süd kennengelernt habe und weil ich es jetzt nicht nur älter geworden bin sondern es sogar soweit gebracht habe, dass ich diesen Kommentar schreiben darf. Diese nette Geschichte hätte aber an dieser Stelle maximal den Unterhaltungswert eines Stammtischgesprächs, wenn man nicht auch noch darüber nachdenkt, was dies für die Zukunft der Bruchmechanik und die Zukunft der jungen Menschen bedeutet. Solchen Doktoranden, die wie ich damals, am Anfang ihrer Karriere stehen und sich für die Vertiefung im Bereich der Bruchmechanik entschieden haben. Festzustellen ist sicher als erstes, das durch die kollegiale Zusammenarbeit der „Bruchmechaniker“ auf nationaler und internationaler Ebene die meisten der oben beschriebenen Errungenschaften erst möglich wurden. Niemals ist es ein Einzelner, a´ la Leonardo da Vinci, der es schafft eine Methode in die Praxis zu führen. Und das ist auch gut so, da wir über sicherheitsrelevante Bauteile entscheiden, deren Versagen nicht nur wirtschaftliche sondern auch humanitäre Katastrophen verursachen kann. Es sich daher als gute Methode erwiesen, dass mehrere unabhängige Experten gemeinsam entscheiden, aber auch Forscher unabhängig voneinander zu gleichen Ergebnissen kommen. Junge Wissenschaftler dürfen und sollen in diesem Umfeld ihre innovativen Ideen einbringen, sich austoben, z.B. mit Vorträgen beim AK Bruch. Und die „Alten“ in der Community übernehmen hoffentlich weiter die Aufgabe diese Ideen zu fördern und kritisch zu durchleuchten und dann auch in kritischen Situationen zu verteidigen, damit wir alle gemeinsam Schritte nach vorn machen. Weiter zeigt sich, dass die bruchmechanischen Methoden heute in praktischer Form durch Richtlinien verfügbar Seite 4

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sind, aber die Verbreitung des Hintergrundwissens und die konkrete Anwendung in Einzelfällen etwas für Spezialisten bleibt. Dem tritt ein wachsendes Interesse von Anwendern gegenüber, die z.B. wegen der Ausweitung der Märkte auf Cold Climate Areas oder durch Wachstumsmärkte wie der Windenergie einen neuen Bedarf für die sichere Werkstoffwahl anmelden und damit auch einen Bedarf für die praktische Anwendung der Bruchmechanik auslösen. Dazu ist aus aktueller Sicht positiv zu vermerken, dass mit der FKM Richtlinie ein komplettes Regelwerk vorliegt und dass durch Seminarangebote eine Möglichkeit zum Einstieg in die Bruchmechanik besteht. Ungünstig kann es sich aber auswirken, wenn nicht durch Industrie- oder Fördermittel neue theoretische und experimentelle Untersuchungen an verschiedenen Stellen gemacht werden, um die kritische Auseinandersetzung mit der neuen Anwendung zu fördern und Vertrauen bei denjenigen zu schaffen die letztendlich Verantwortung für die Sicherheit der Bauwerke zu tragen haben. Daraus folgt also ein Apell, die Anwendung der Bruchmechanik auch durch neue Versuche und Berechnungen für neue Einsatzgebiete und Werkstoffe weiter zu stärken. Als Beispiel möchte ich dazu die Anwendung von hochfestem Eisenguss GJS 700 in Planetenträger nennen. Hier wäre eine ähnlich intensive Erprobung des Werkstoffs wie beim GJS 400 sehr wünschenswert. Aber auch im Bereich der Maschinenbaustähle nach EN10083 sehe ich entsprechenden Nachholbedarf. Wie man also sieht, ist die Bruchmechanik in der Realität angekommen, was mich, der heute als beratender Ingenieur unter anderem auch mit der Bruchmechanik seine Brötchen verdient, sehr freut. Dennoch bleibt festzuhalten, dass der Umgang mit der Bruchmechanik eine gewisse Erfahrung bedarf und dass es in der gemeinsamen Anstrengung möglich wird, anscheinend komplizierte Methoden für die Anwendung fit zu machen, und am besten immer schön gemeinsam.

Dr. Peter Langenberg Ingenieurbuero fuer Werkstofftechnik (IWT) Aachen Geboren 22.09.1962 Studium Metallurgie und Werkstofftechnik an der RWTH Aachen von 1983 bis 1989 Wissenschaftlicher Angestellter der RWTH Aachen am Institut für Eisenhüttenkunde von 1989 bis 1999 1993 Europäischer Schweißfachingenieur Promotion zur Anwendung der bruchmechanischen Sicherheitsanalyse im Stahlbau 1995 an der RWTH Aachen Gründung Ingenieurbüro für Werkstofftechnik (IWT Aachen) 1997 Gründung IWTprojects Ltd 2009 DVM Ehrennadel Februar 1998

Wer mehr über Bruchmechanik in der Anwendung erfahren möchte kann sich meine neu geschaffene Website „bruchmechanik.info“ anschauen und natürlich auch zu mir Kontakt aufnehmen. Interessantes zum DVM-Arbeitskreis Bruchvorgänge und zu Veranstaltungen in diesem Umfeld finden Sie auf der Website des DVM.

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Kurzbericht

6. DVM-Fortbildungsseminar „Bauteilschäden – Ursachen und Folgerungen“ am 22. & 23. März 2011 in Esslingen In der Fachhochschule Esslingen, im „Stall“ wie die FH in Studentenkreisen genannt wird, fand zum 6. Mal das Fortbildungsseminar „Bauteilschäden“ statt. Schon das Seminarprogramm versprach einen sehr interessanten Verlauf und informative Vorträge. Insbesondere die Vorträge von Prof Esderts erregten bei uns als Schienenfahrzeugbauer (wir sind aus Graz mit 4 Personen angereist) besonderes Interesse. Alle Vorträge beinhalteten einen guten Mix aus theoretischen Grundlagen und deren praktische Anwendung. An beiden Tagen bildeten jeweils 2 Übungen die sehr gute Gelegenheit, das zuvor Gehörte an Beispielen aus der Praxis zu diskutieren. Im ersten Vortrag hat Prof. Issler in Vertretung für Prof Roos anhand von historischen und in der Öffentlichkeit sehr bekannten Katastrophen (z.B. Untergang der Titanic, Eisenbahnunglück eines ICE bei Eschede) die Ziele und die Bedeutung einer fundierten Schadensanalyse dargestellt. Das gef lügelte Wort „Aus Schaden wird man klug“ hat in der – ich bezeichne es bewusst so Wissenschaft Schadensanalyse eine ganz besondere und tiefe Bedeutung. Die Schadenskunde ist ein komplexes und anspruchsvolles Themen gebiet aus Werkstoff kunde, Physik, Chemie, Mechanik, Festigkeitslehre, Messtechnik, etc. Im Vordergrund steht nicht, einen Schuldigen zu finden, sondern anhand wissenschaftlicher Methoden die Ursache herauszufinden und davon abgeleitet Maßnahmen zur Verbesserung zu finden und damit die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit zu verbessern. Letztendlich geht es auch darum, den Verlust an Menschenleben zukünftig zu vermeiden. „Schäden entstehen oft durch eine Überbetonung der Wirtschaftlichkeit gegenüber der Sicherheit und Zuverlässigkeit. Schäden sind kein Schicksal, sondern ein Ausdruck technologischer und menschlicher Unzuverlässigkeit“ sagte Prof. Issler im Vortrag. Weder den Widerstreit der Wirtschaftlichkeit versus Sicherheit noch die Unzuverlässigkeit kann man vollends ausschalten. Wer aber bereit ist, „aus Fehlern zu lernen“, setzt den Grundstein dafür, dass gemachte Fehler möglichst kein 2. Mal zu einer Katastrophe führen. Im folgenden Vortrag hat Dr. Hoche die relativ trockene Materie der VDI 3822 vermittelt. Anhand zahlreicher Beispiele hat er die Sinnhaftigkeit und Notwendigkeit der im Regelwerk beschriebenen Vorgehensweise sehr anschaulich unterstrichen und alle Teilnehmer bestärkt, sich in der Praxis gegen alles Drängen daran zu halten. Danach ging es auch für gestandene Maschinenbauer „ins Eingemachte“: zurück auf die Schulbank!

Die folgenden fünf (!) Einheiten konfrontierten uns mit den Auslegungskonzepten (Prof. Issler), der Bauteilbeanspruchung in 2 Vorträgen von Prof. Esderts und Prof Issler und der Bauteilbeanspruchbarkeit in 2 Vorträgen von Prof. Esderts und Prof. Roos.

Eisenbahnunglück eines ICE bei Eschede 1998

Nennspannungskonzept, Strukturspannungskonzept, örtliches Kerbspannungskonzept, örtliches Dehnungskonzept und Bruchmechanikkonzept sind den meisten von der Grundausbildung hinlänglich bekannt. Sehr interessant und gut dargestellt war die richtige Kombination und Anwendung der Konzepte bei der Untersuchung von Schadfällen. Das nachfolgende Bild zeigt am anschaulichsten, wie an ein und demselben Bauteil die unterschiedlichen Konzepte zum Einsatz kommen. Außerordentlich interessant, vor allem für uns Schienenfahrzeugbauer, war die Thematik Dauerfestigkeit – Betriebsfestigkeit – High Cycle Fatigue – Lastannahmen. In dieses Themengebiet fallen die Höhe der Beanspruchung, das Kollektiv und die Art der Beanspruchung sowie die Beanspruchbarkeit des Werkstoffes und des Bauteiles. Mittlerweile gehört es schon zum Allgemeinwissen, dass von einer Dauerfestigkeit „für alle Zeiten“ nur bedingt gesprochen werden kann. Jedes Beanspruchungskollektiv setzt sich aus Betriebslasten und Sonderlasten zusammen. Für die Herleitung eines geeigneten Beanspruchungskollektives bestehend aus Höhe und Kollektiv der Beanspruchung gab Herr Prof. Esderts einen Überblick über die Möglichkeiten Betriebs- und Sonderlasten zu ermitteln. Insbesondere wurden verschiedene Zählverfahren von Lastzyklen mit ihren Vor- und Nachteilen dargestellt. Für die Beurteilung eines Schadensfalles ist die Kenntnis der Beanspruchungsart von zentraler Bedeutung. Wird beziehungsweise wurde der Bauteil einachsig oder Seite 5

Bericht

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In jeder Schadensanalyse ist die richtige Bezeichnung eimehrachsig beansprucht, wurde bei der Bemessung das richtige Konzept für die Ermittlung und Bewertung der ner Bruchfläche von zentraler Bedeutung. Die Benennung Vergleichsspannungen herangezogen, kam es zu Über- von Brüchen – Gleitbruch, Trennbruch, Schwingbruch, etc. – beanspruchung infolge Überlastungen oder unzulässiger wurde von Dr. Hoche in ihren typischen Erkennungsmerkmalen und auch anhand von REM-Bildern sehr anschaulich erläutert. Auch die Auswirkungen von fehlerhafter Wärmebehandlung, Fehlern beim Härten, Einf luß der Korrosion wie auch echte Werkstoffehler wurden anhand von Bruchbildern und REM-Bildern genau erläutert. Ganz besonders interessant waren am Ende jedes Tages die praktischen Übungen an realen Schadensfällen und Schadteilen. Abgesehen von den „Eisenbahnschäden“, die für uns Schienenfahrzeugtechniker natürlich eine besondere Anziehungskraft ausübten, waren auch die Fälle von 2 Schwimmkranen außergewöhnlich interessant und von den Vortragenden auch in besonderer Weise lebendig vermittelt. Alles in allem war die Veranstaltung für uns sehr lehrreich und hat uns in unserer Arbeitsweise besonders bestätigt. Wir bedanken uns im Namen aller Teilnehmer bei Geometrieabweichungen sind elementare Fragen, welche allen Vortragenden und freuen uns schon auf das nächste Fortbildungsseminar. von Herrn Prof. Issler behandelt wurden. Der dritte Themenkreis, Meterialkennwerte und deren Einflußgrößen, wurde von Dr. Hoche in einem weiteren Vortrag behandelt. Anhand von zahlreichen SpannungsDehnungsdiagrammen und Wöhlerkurven wurden die Einflüsse von Temperatur, BeanspruchungsgeschwindigDipl. Ing. Gerhard Neurohr keit, Kerben und Schwingspielzahlen veranschaulicht. Siemens AG Österreich Als Abschluss dieses Vortragsquintettes gab Prof. Roos eine Fahrwerktechnik – Engineering – Warranty Graz Einführung in bruchmechanische Berechnungskonzepte.

TAGUNGEN/ FORTBILDUNGSSEMINARE

01. + 02.12.2011, Berlin Werkstoffprüfung 2011 „Neue Entwicklungen in der Werkstoffprüfung – Herausforderungen an die Kennwertermittlung“

25.–26.09.2012, Esslingen Bauteilschäden - Ursachen und Folgerungen

01.–02.02.2012, Plauen Prüfmethodik für Betriebsfestigkeitsversuche in der Fahrzeugindustrie

10.–11.10.2012, Paderborn „DVM-Arbeitskreis Betriebsfestigkeit Werkstoffe und Fügeverfahren - Neue Herausforderungen für die Betriebsfestigkeit

14.–15.02.2012, Darmstadt DVM-Arbeitskreis Bruchvorgänge Bruchmechanische Werkstoff und Bauteilbewertung: Beanspruchungsanalyse, Prüfmethoden und Anwendungen 26.–27.04.2012, Berlin DVM-Tag 2012 Multimaterialsysteme

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Zusätzliche Informationen zu diesen und auch zu vergangen Veranstaltungen ﬁnden sie unter:

www.dvm-berlin.de

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Kurzbericht

DVM-Fortbildungsseminar „Bruchmechanische Prüfmethoden“ am 24./25. März 2011 in Stuttgart Die Auslegung und Sicherheitsbewertung von Bauteilen erfolgt zunehmend auf Basis bruchmechanischer Methoden, da mit ihnen die für die zerstörungsfreie Prüfung wichtigen Grenzwerte, d.h. unbedingt aufzufindende Ungänzen, nach Lage und Richtung bestimmt werden können.

Teilnehmern die Grundlagen, die Vorgehensweise und die Besonderheiten bei der Ermittlung des jeweiligen Kennwertes nahe gebracht. Zusätzlich zu den Kennwerten der linear-elastischen und elastisch-plastischen Bruchmechanik wurde auch die Ermittlung von bruchmechanischen Kennwerten bei dynamischer und zyklischer Belastung vorgestellt. Abgerundet wurde die Veranstaltung durch eine Betrachtung der Messunsicherheiten der ermittelten Kennwerte. Neben der Vermittlung der reinen Theorie ist die sich daran anschließende praktische Anwendung in den Laboren der MPA Universität Stuttgart besonders positiv hervorzuheben. Diese gelungene Mischung aus Theorie und unmittelbarer experimenteller Anwendung wurde von den Teilnehmern, die Prof. Dr.-Ing. Lothar Issler, BWF-Esslingen, Seminarleiter sich aktiv an den Versuchen beteiligten, als sehr positiv bewertet, da Dr.-Ing. Holger. Hoche Ein wesentlicher Faktor für die Zuverlässigkeit der bruch- sich hiermit das Verständnis des an mechanischen Berechnung der kritischen Rissgröße ist der sich eher komplexen Sachverhalts Werkstoffkennwert. deutlich verbessern ließ. In DVM Fortbildungsseminar „Bruchmechanische PrüfZusammenfassend kann das Seminar als sehr lehrreich methoden“ stand deshalb die Ermittlung dieser bruchme- und in seiner Konzeption als überaus gelungen eingestuft chanischen Kennwerte im Mittelpunkt. Mit insgesamt 13 werden, was durch die durchweg positive Bewertung der Teilnehmern war es eine eher kleine Veranstaltung. Gerade Teilnehmer deutlich wurde. aber die geringe Teilnehmerzahl und die gelungene Auswahl der Referenten boten für alle Beteiligten hervorragende Voraussetzungen für einen intensiven gegenseitigen AusDipl.-Ing. Ralf Nothdurft tausch. Fachgruppe Qualitätssicherung Nach einem kurzen einführenden Überblick zu Sinn und Zweck bruchmechanischer Kennwerte wurden den EnBW Kraftwerke AG Stuttgart

Impressum Die DVM-Nachrichten sind die Verbandsmitteilungen des Deutschen Verbandes für Materialforschung und -prüfung e. V. DVM-Geschäftsstelle: Unter den Eichen 87, 12205 Berlin Tel. (030)8113066 / Fax (030) 8119359 E-Mail: oﬃce@dvm-berlin.de Website: dvm-berlin.de Geschäftsführung: Kathrin Leers, Dipl.-Kfm.

DVM-Redaktion: Joachim W. Bergmann, Prof. Dr .-Ing. MFPA an der Bauhausuniversität Coudray-Str. 9, 99423 Weimar E-Mail: joachim.bergmann@mfpa.de Michael Vormwald, Prof. Dr.-Ing., TU Darmstadt, Fachgebiet Werkstoffmechanik, Petersenstr. 12, 64287 Darmstadt E-Mail: vormwald@wm.tu-darmstadt.de Harald Zenner, Prof. Dr.-Ing. Narzissenhang 1, 01328 Dresden E-Mail: harald.zenner@gmx.de

Jan Kallweit, Dipl.-Ing. DVM-Geschäftsstelle E-Mail: j.Kallweit@dvm-berlin.de Redaktionell begründete Kürzungen und Änderungen von Beiträgen sind ausdrücklich vorbehalten. Namentlich gekennzeichnete Beiträge müssen nicht die Meinung der Redaktion widerspiegeln. Alle Angaben sind ohne Gewähr.

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Kurzbericht

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DVM – Fortbildungsseminar Werkstoff- und Bauteilprüfung 11. und 12. Mai 2011 in Clausthal – Zellerfeld „Werkstoff und Bauteilprüfung“ ist in der heutigen Zeit ein großes Thema , da Bauteile bei der Beanspruchung immer näher an die Versagensgrenze herangeführt werden um Kosten für Wartung und Reparaturen zu minimieren. Der Fortschritt in allen Bereichen der Technik verlangt von Firmen ihre Mitarbeiter ständig zu schulen um diese auf den neuesten Kenntnisstand zu

Teilnehmer und Referenten des Seminars

das Leben „Untertage“ sehr anschaulich vermittelt. Den Abschluss der kurzweiligen Führung fand in einer Steigerbucht bei einem typisch zünftigen Harzer Tscherper (Wurst, Käse und Brot, ein Messer = Tscherper) statt. Bei anregenden Gesprächen mit den Dozenten und den Kursteilnehmern klang der Abend in geselliger Runde aus.

Referenten des Seminars in der Diskussionsrunde, Prof. L. Wagner, Prof. A. Esderts, Dr. J. Hug

Noch einen Dank an die Mitarbeiter der Sinco Tec, den bringen. Das Seminar „ Werkstoff und Bauteilprüfung“ vermittelte diese Grundlagen im theoretischen Teil am Instituten IWW und IMAB der TU Clausthal sowie den Vormittag für zahlreiche Prüfverfahren. Die theoreti- Betreuern des DMV für die gelungene Veranstaltung. schen Kenntnisse wurden dann im Laufe des Nachmittags in praktischen Versuchen untermauert und in kleinen Arbeitsgruppen diskutiert und analysiert. Die Peter Schüller durchgeführten Versuche waren im Folgenden: RWE Technology GmbH • • • • • • • •

Zugversuch Kerbschlagbiegeversuch Härteprüfung Umlauf biegeversuch Bestimmung der Spannungswöhlerlinie Rissfortschrittuntersuchung LCF – Versuch usw.

Ein Highlight des Seminars war der Besuch des Oberharzer Bergwerkmuseum.Bei dieser Führung wurde uns das Leben mit und um des Bergwerkes näher gebracht. Viele technische Errungenschaften waren federführend für die Entwicklung der heutigen Technik. Desweitern hat uns der K nappe (Berg werksführer) durch sein fundiertes Wissen und kleinen Anekdoten Seite 8

Werkstoff- und Bauteilprüfung DVM-Fortbildungseminar

DEUTSCHER VERBAND FÜR MATERIALFORSCHUNG UND -PRÜFUNG e.V. Unter den Eichen 87, 12205 Berlin Tel. +49 (0)30 811 30 66, Fax +49 (0)30 811 93 59, E-Mail office@dvm-berlin.de

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The Fifth International Conference on Very High Cycle Fatigue took place from June 28 to 30, 2011 in Berlin, Germany. 170 experts from 21 countries worldwide discussed the influence of very high cycle fatigue loading as a result of high cycle frequency or long product life of components to failure mechanism. 57 delegates from industry show the major interest in this field. Many components as for instance automotive motor parts i.e. fuel direct injection systems, train or tram wheels (using 30 years, 90.000 km/year with 400 load cycles/km resu lts in 1.1x 109 c yc les), t rac k s, br idges, medical d e v ice s , he av i ly stressed power plant components such as rotors and discs, offshore structures, wind energy plants have to withstand such high number of cycles larger than normally tested up to 107 cycles. In that very high cycles fatigue region with load cycles more than 107 up to 109 … 1010 new failure mechanisms occur which are influenced by material of components resp. their metallurgical cleanless resp. inhomogenities of microstructures, loading conditions, stress level, temperature, corrosive atmosphere and others. More than 75 papers and posters presented the latest results of their research as well scientists of research institutes also experts from the industry.

The conference was an excellent platform for scientific communication, discussion and activities for all of those interested in both fundamental aspects and practical application. The conference proceedings are available at DVM (dvmberlin.de). Within the conference the excellent scientist Professor Stefanie Stanzl-Tschegg, BOK U, V ie n n a (AT) was honoured in appreciation and recognition of her out st a nd i n g contributions in innovative research and international cooperation in the field of fatigue of materials by ultrasonic testing techniques and as fi rst lady with the DVM Honorary Membership. The next conference in this series VHCF6 will take place in 2014 in Chengdu, China. VHCF5 was kindly supported by ICF:WASI, ESIS, FEMS, ASTM International, DGM, TMS, JSMS, SF2M, IGF, FESI, IOM3.

Christina Berger Hans-Jürgen Christ Berlin, June 29, 2001

DVM-Ehrenmitgliedschaft für Professor Dr. phil. Stefanie Stanzl-Tschegg Frau Professor Dr. phil. Stefanie Tschegg, née Stanzl, Universität für Bodenkultur, BOKU, Wien, AT, wurde im Rahmen der 5th International Conference on Very High Cycle Fatigue (VHCF5) 2011 in Berlin die DVM- Ehrenmitgliedschaft verliehen. Sie ist damit die erste Frau, die diese Auszeichnung erhielt. Die DVM- Ehrenmitgliedschaft wird seit 1987 für hervorragende Verdienste

um die technisch-wissenschaftliche Zusammenarbeit mit Deutschland auf dem Gebiet der Materialforschung und -prüfung an ausländische Wissenschaftler vergeben. In der Regel erfolgt die Verleihung der DVM-Ehrenmitgliedschaft anlässlich einer internationalen DVMTagung.

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Kurzbericht

DVM-N 54 • Herbst 2011

Summary about international conference VHCF5 It cannot be synonymously did estimation of significance for events which have yielded very important new knowledge in area of metals fatigue cracking. Results of the conference VHCF5 have introduced so fundamental knowledge in metals behavior under high frequency of cyclic loads acting during long time, not only in laboratory environment, that my thinks about have confusing, my hart buttering growth up with big sound and I want to exclaim: “I am well off this very useful conference that took place!” But it ought to be done comments for this exclamation because big emotions will be considered as men nervous state inspite of the question is about very serious and important events that took place, I do hope, not only in my life. Want does it happen? It was high level of standard and very deep international meeting by the results of presented investigations. The meeting was very nice prepared in the place where each scientist has possibility to be at all presentations while number of presentations had necessary to be two sections. Rooms for two sections were nearby and changing room for hearing and discussing papers was simply. It was very effective decision for comfortably operations during conference. Special remarks, that it was very useful, beautiful ladies of the organized committee were always ready to support each person in the case of questions independently on their importance. Benevolence, kindness and professional of all organized committee members gave us not subjected to strength during conference events. It is the same thinks about responsible men in the organized committee who were ready to each presentation and, as I know, all presentations were well organized. Presented papers were selected by the sections in the clear sequence. That is why it was not need to change rooms many times during one range of time between two coffee-breaks. Each block of presentations was thematically good selected. Section’s chiefs were strongly oriented on the supporting conference work in the ranged of time with possibility to perform discussions. This conclusion I ought to address to me as one of the sections chief. Thank you very much for organized committee that I had this opportunity to support conference events. Special remark that should be pointed out fundamentals of many presentations that have been selected by organized committee for plenary lectures. They had so deep considering problems based on results of investiSeite 10

gations, summarized knowledge about cracking mechanisms for difference type of metals that sometimes my spirit was in exciting. Sorry, if it was not as usually considered, as a rule behavior, for venerable person. I would like to separate fundamental presentation that has been done by Professor Tatsuo Sakai. He presented so many results of very precisely prepared and very revolutionary organized investigations that I think it will be long time of thinking about and using them for future discoveries. Presented him dat a base whic h ex plain mec hanism of FGA formation are revolutionary for traditional knowledge about plastic deformation processes on the nano-scale level. It is not contradicted with other very interesting presentations with additionally many interesting results of tests. It was interesting procedure of discussing for not oral presentations. They were cooperated in one time for short sketch and the sketch has been done for all members of conference. I think that it is very important to have time in the conference to discuss papers that have been presented on the desk but not as oral paper. This possibility is very important, first of all, for all reporters. Conference chiefs were always ready to resolve all problems during the meeting trying to be at all presentations. But it was not for me think that problems exist – all was effectively resolved without external emotions. Many thanks for this very high level of conference organization. It seems that at this line should be done finish of reaction on the very beautiful meeting but it is not so. It ought to be pointed out amusing trip by the river during conference dinner. To be at Berlin and don’t have time to drink beer without thinking about problems, sitting in the good company with colleges – it is impossible! That is why especially many thank for this excellent prepared tripping by the river. Using and hearing glasses sound, having “free state” with f lying spirit because of friendly relations it can be open exchange emotions and many new good friends appeared because of all around has only one think: “Let be all in science for our good and effective relations!” Thank you very much for all.

Prof. Andrey Shanyavskiy State Centre of Flight Safety of Civil Aviation, Moscow

Multimaterialsysteme

DVM-Tag 2012

26. - 27. April 2012 Berlin

DEUTSCHER VERBAND FÜR MATERIALFORSCHUNG UND -PRÜFUNG e.V. Unter den Eichen 87, 12205 Berlin Tel. 49 (0)30 811 30 66, Fax +49 (0)30 811 93 59, E-Mail office@dvm-berlin.de

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