Spannungsintensitätsfaktor K ...

die Alternative für linear elastisches Werkstoffverhalten.

Die Berechnung des Spannungsintensitätsfaktors für eine Fehler/Bauteilkonfiguration lässt sich mit Hilfe vieler analytischer Lösungen in Richtlinien und Handbüchern oder mit Hilfe von FEM Programmen einfach durchführen. Leider ist die Anwendung sehr begrenzt, und zwar nicht durch die Fließgrenze im Bauteil, wie man vielleicht annhmen könnte, sondern durch Kleinbereichsfließen vor der Rissspitze.

 

Das heißt, das nur bei Werkstoffen wie Keramik, Glas oder sehr spröden Metallen (höchstfeste Stähle oder hochfeste Gussprodukte) eine korrekte Anwendung möglich ist.

 

Jedoch kann diese Methode durch Anwendung des FAD auf elastisch-plastisches Bruchverhalten erweitert werden. Diese Variante wird heute vielfach der FEM Berechnung, die relativ aufwendig ist, vorgezogen.

 

Bild 1 zeigt beispielhaft die Sicherheitsanalyse mit dem K-Faktor. Dargestellt ist die Entwicklung des K-Faktors für eine ebene Platte mit Innenriss in Abhängigkeit von der anliegenden Spannung. Durch Variation der Risslänge ergeben sich unterschiedliche Beanspruchungspfade, und zwar je steiler desto größer der Riss. (siehe dazu auch Rubrik Grundlagen).

 

Zusätzlich sind angenommene Werkstoffkennwerte KIc als Konstante eingezeichnet. Aus dem Schnittpunkt kann jetzt die kritische Last oder die kritische Risslänge für die kritische Risszähigkeit ermittelt werden.

 

Bild 2 enthält eine Tabelle in der exemplarisch die Ergebnisse der Berechnung angegeben sind. Dabei wird bei 2 festgelegten Eingangswerten immer die dritte Variable als Ergebnis erzielt.

Bild 1
Bild 2