Zur Erklärung des Festigkeits- und Ermüdungsverhaltens keramischer Bauteile wird oft die Modell-vorstellung einer Fehlerpopulation benutzt. Die in der Praxis vorkommenden mehrachsigen Beanspruchungen und unterschiedliche Festigkeitshypothesen führen dazu, dass dem Konstrukteur keine eindeutigen Berechnungsgrundlagen vorliegen. Gleichzeit ist bei keramischen Werkstoffen eine gegenüber Metall wesentlich größere Festigkeitsstreuung vorhanden, was dazu führt, dass in der Industrie oft ein 100%-Prooftest durchgeführt wird, um die geforderte Qualität des Bauteils zu gewährleisten.

Um den Prüfaufwand zu reduzieren, ist es notwendig, gesicherte Erkenntnisse über das Werkstoffverhalten unter anwendungsnahen Belastungen zu erhalten. Hierzu wurde am PKT eine Prüfmaschine entwickelt, die die Belastungen, die in Axialkolbenmaschinen am Kolben auftreten, nachbildet. Auf einen zylindrischen Prüfkörper wird sowohl Druck als auch Torsion (wechselnd oder schwellend) aufgebracht. Das Festikeitverhalten unter diesen nicht-proportionalen Spannungen wird statistisch ausgewertet sowie der Einfluß unterschiedlicher Belastungsverläufe auf die Ermüdung des Werkstoffes untersucht. Hierbei kommen unterschiedliche Keramikwerkstoffe zum Einsatz.

Ziel ist das erfassen von Werkstoffdaten unter betriebsähnlichen Bedingungen als Basis der Bauteilauslegung. Gleichzeit sollen bestehende Festigkeitshypothesen auf ihre Anwendbarkeit hin untersucht werden, um eine Auslegungsbasis für keramische Bauteile unter mehrachsialen Spannungsverläufen zu bilden.

Antragsteller:Institut für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik, Prof. Dr.-Ing. D. KrauseInstitut für Keramische Hochleistungswerkstoffe, Prof. Dr. rer. nat. G. Schneider