Franz-Josef Klinkenberg

Thermomechanical damage from microstructure to FE-analysis

In the last years the increasing demands on engine efficiency and specific power have resulted in progressively higher loadings on internal components of combustion engines. Especially downsizing in gasoline and diesel engines has made thermomechanical lifetime a critical design issue. Therefore the durability assessment of such components is increasingly in demand, triggered by both reliability and economic requirements. The methodology developed at BMW power train for the fatigue assessment is with particular emphasis on the thermo-mechanical fatigue (TMF) aspect.

Thermomechanische Schädigung Von der Mikrostruktur zur FE-Analyse

In den letzten Jahren hat die Steigerung der Motoreneffizienz und der spezifischen Leistung zu progressiv hoheren Belastungen der inneren Komponenten von Verbrennungsmotoren gefuhrt. Besonders das Downsizing von Otto- und Dieselmotoren hat die thermomechanische Belastung zu einem kritischen Aspekt in der Auslegung neuer Motoren gemacht. Die Haltbarkeitsabschatzung derart belasteter Komponenten ist hier sowohl durch Anforderungen an die Zuverlassigkeit als auch an die Wirtschaftlichkeit zunehmend gefordert. Die im Antriebsstrangbereich bei BMW entwickelte Methodik zur Betriebsfestigkeitsbewertung erfolgte mit dem Schwerpunkt auf dem Mechanismus der thermomechanischen Ermudung TMF (Thermo-Mechanical Fatigue).

Zur thermomechanischen Bewertung hochbelasteter Aluminium-Zylinderköpfe

Kurzfassung Ziel dieses Beitrags ist es, die relevanten Schritte für die Lebensdauerbestimmung von Aluminium-Silizium-Zylinderköpfen bei thermomechanischer Ermüdung (TMF) zu erläutern. Aus werkstoffmechanischer Sicht werden Versagensmechanismen und Schädigungsentwicklung für die verwendeten Aluminum-Silizium-Gusslegierungen angesprochen und Möglichkeiten der kontinuumsmechanischen Beschreibung aufgezeigt. Neben dem Verständnis der Versagensmechanismen im Werkstoff wird die Bedeutung des Werkstoffversuchs für die CAE-Methoden dargestellt.