Micromechanical modelling of fatigue crack initiation and growth

Die vorliegende Arbeit ermöglicht die systematische Analyse von Rissinitiierung und Kurzrisswachstum mit Hilfe numerischer Methoden, die Mikrostruktureinflüsse abbilden. Eine Simulationskette für mikrostrukturell beeinflusste Ermüdungssimulationen polykristalliner Werkstoffe wird eingeführt. Die Simulationskette besteht dabei aus drei wesentlichen Komponenten. Als erstes werden Materialien auf Mikrostrukturbasis durch repräsentative Volumenelemente abgebildet. Als zweites wird ein phänomenologisches Kristallplastizitätsmodell implementiert, welches drei wesentliche Verfestigungsmechanismen, die besonders wichtig für die Beschreibung von zyklischer Deformation sind, beinhaltet. Als drittes werden Konzepte zur Bewertung der Ermüdungseigenschaften von repräsentativen Volumenelementen eingeführt, die es ermöglichen, Rissinitiierung und Kurzrisswachstum zu beschreiben. Dabei wird ein Schädigungsmodell zur Beschreibung von Materialschädigung während der Rissausbreitung genutzt.