Karriere am WZL

 

Masterarbeit oder Bachelorarbeit oder Projektarbeit

am Forschungsbereich Technologie der Fertigungsverfahren, Abteilung Umformen, Gruppe Umformende Fertigungsverfahren
 

Lebensdauerberechnung von gehämmerten Werkstoffen mittels Finite-Elemente-Modellierung

Die Bauteilrandzone ist häufig der am stärksten beanspruchte Bereich eines metallischen Werkstücks. Aus diesem Grund empfiehlt sich eine lokale Modifikation der Bauteiloberfläche zur Verbesserung der Werkstückeigenschaften wie bspw. die Ermüdungsfestigkeit. Eine Möglichkeit zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften in der Bauteilrandzone besteht in dem Einsatz von mechanischen Randzonenbearbeitungsverfahren wie dem maschinellen Oberflächenhämmern (MOH).

Das MOH ist ein inkrementelles Umformverfahren, welches sich durch hochfrequente Schläge eines sphäri-schen Hammerkopfes auf eine Werkstückoberfläche auszeichnet. Dabei werden Druckeigenspannungen in das Werkstück induziert, die Oberfläche eingeglättet und eine Kaltverfestigung in der Bauteilrandzone erreicht.

 
Um den Einfluss des MOH auf die Lebensdauer gehämmerter Werkstücke zu untersuchen werden Belas-tungsprüfstände eingesetzt. Diese Prüfstände erlauben unter Einsatz einer großen Anzahl gehämmerter Werkstücke die Analyse von bspw. der Ermüdungsfestigkeit. Die umfangreichen experimentellen Versuchsreihen und der hohe Werkstoffeinsatz machen die Ermittlung der Ermüdungsfestigkeit jedoch zu einem sehr zeit- und kostenintensiven Unterfangen.

Ein möglicher Ansatz zur Reduzierung des hohen zeitlichen und monetären Aufwandes bietet der Einsatz numerischer Methoden wie der Finite-Elemente-Methode (FEM). Die FEM ermöglicht die Analyse von Span-nungs-Dehnungs-Zuständen an belasteten Bauteilen und erlaubt so Rückschlüsse auf lokalisierte Belastungsspitzen, welche für ein Bauteilversagen verantwortlich sind. Aufgrund des innovativen Charakters des MOH, wurden die Auswirkungen von gehämmerten Randzonen auf die Ermüdungseigenschaften der Bauteile noch nicht untersucht.

Das Ziel dieser Arbeit besteht daher in der Erstellung eines FE-Modells zur Berechnung der Ermüdungsfestigkeit gehämmerter Werkstückrandzonen auf Basis der Finite-Elemente (FE)-Software ABAQUS und dessen Erweiterung FE-SAFE.

Geboten wird:

– Eigenständige Zeiteinteilung
– Umfassende Betreuung
– Klar abgegrenzte Aufgabenstellung
– Einarbeitung in die FE-Software ABAQUS und deren Erweiterung FE-SAFE
– Unterstützung bei der Karriereplanung und Praktikumssuche
 
Voraussetzungen:
- Interesse an der FEM
- Motivation und Einsatzbereitschaft
Zeitaufwand: 10,00 Arbeitsstunden

Ansprechpartner(in):
Robby Mannens, M.Sc. RWTH Aachen
Gruppenleiter(in)
Cluster Produktionstechnik 3A 342
Tel.: +49 241 80-28244
Fax: +49 241 80-628244
Mail: R.Mannens@wzl.rwth-aachen.de