Konrad Ritter

Konrad Ritter, M.Sc.

Beethovenstraße 51

38106 Braunschweig

Telefon: 0531/391-3367

Forschungsvorhaben:

Schädigung von Stahl bei Überbeanspruchung

Die Erstellung sicherer und wirtschaftlicher Bauwerke setzt eine realistische Prognose der Lebensdauer von Bauteilen voraus. Aufgrund der vielen Lastwechsel wird bei Verkehrsbauwerken aus Stahl oft der Ermüdungsnachweis maßgebend. In den letzten Jahrzehnten errichtete Bauwerke müssen immer wieder rechnerisch überprüft werden, ob sie den wachsenden Anforderungen aus einer deutlich erhöhten Verkehrsbelastung standhalten können. Oft sind jedoch die vorangegangene Belastungsgeschichte und die damit einhergehende Schädigung unbekannt. Dieser Umstand führt zu Ungenauigkeiten bei der Ermittlung der Restlebensdauer.

Schädigung wird metallphysikalisch in drei Phasen eingeteilt. Sie beginnt mit der Phase der Risseinleitung, bei der Versetzungsbewegungen und Gleitbandbildungen die Orte erster Werkstofftrennungen darstellen. Aus diesen gehen die Mikrorisse hervor, die während der Phase des stabilen Rissfortschritts heranwachsen und sich zu Makrorissen vereinigen. Der technische Anriss an der Bauteiloberfläche beendet die rechnerische Lebensdauer. Er definiert zugleich die Grenze zwischen Mikro- und Makrorisswachstum. Das Fortschreiten des Makrorisses lässt sich mittels der Bruchmechanik beschreiben. Beim Erreichen der kritischen Risslänge geht der Riss in die Phase des instabilen Rissfortschritts über. Diese ist gekennzeichnet durch einen duktilen Restbruch des Bauteils.

Im Rahmen des Forschungsprogramms soll ein grundlegendes Verständnis entwickelt werden, das die Bestimmung der Schädigung eines Bauteils und die zeitliche Einordnung des Ist-Zustands auf der Lebensdauerlinie zulässt. Hierzu werden Ermüdungsversuche an gekerbten Zugproben aus unlegiertem Stahl S355 durchgeführt. Diese werden durch flächenhafte Dehnungsmessungen mit einem Speckle-Interferometer (ESPI) begleitet. Anhand der Dehnungsänderungen mit zunehmenden Lastspielen soll auf die lokalen Mikroschädigungsvorgänge im Kerbgrund rückgeschlossen werden. Der Fokus der Untersuchungen liegt darauf, die Prozesse bis zur Bildung von Makrorissen zu erkennen und zu beschreiben.

Publikationen im Rahmen des GRK:

Veröffentlichungen in wissenschaftlichen Zeitschriften mit review:

K. Ritter, J. Unglaub and K. Thiele. Untersuchung der Mikroschädigung in Baustahl S355 mit ESPI. Bautechnik (im Druck), 2020.

Konferenzbeiträge mit Veröffentlichung:

K. Ritter and K. Thiele. Zur frühen Detektion von Ermüdungsrissen mithilfe der Speckle-Interferometrie. Tagungsband des 21. DASt-Forschungskolloquium, 2018.

K. Ritter and K. Thiele. Monitoring Micro-damage Evolution in Structural Steel S355 using Speckle Interferometry. Proceedings of the 7th International Conference on Fracture Fatigue and Wear, Ghent, Springer Verlag, 2018.