....Voraussetzung für die Bruchmechanik: der rissartige Fehler Bild 1: Bruchfläche Für die bruchmechanische Berechnung ist es erforderlich, dass ein rissartiger Fehler angenommen wird. Solche rissartigen Fehler können, wie in Bild 1 dargestellt von der Oberfläche eines Stahlbaudetails durch Ermüdung in das Blech hineinwachsen. Bild 2 zeigt eine Riss, der sich ebenfalls
Grenzzustand für Rissinitiierung Mit Hilfe der Bruchmechanik kann die Auswirkung von Rissen oder ähnlichen Fehlstellen in metallischen Bauteilen quantitativ erfasst werden. In Anlaogie zum allgemein bekannten Spannungsnachweis wird mit bruchmechanischen Rechengrößen ein Zähigkeitsnachweis geführt. Dazu ist es erforderlich, Zähigkeit in einer Grenzzustandsgleichung so zu definieren, dass sie als Bauteilbeanspruchung auf der einen Seite und
LEBM = Linear Elastische Bruchmechanik Ursprünglich wurde die Bruchmechanik für linear elastisches Verhalten entwickelt. Der daraus resultierende Parameter ist der Spannungsintensitätsfaktor K. Die LEBM eignet sich für alle Werkstoffe mit global und lokal überwiegend linear- elastischem Verhalten, z.B Glas und Keramik und höchstfeste Metalle. Sobald ein gewisses Maß an lokaler Plastizität vor der Rissspitze erreicht
EPBM = Elastisch Plastische Bruchmechanik Die Tatsache, dass insbesondere für Konstruktionsstähle, die Anwendung der Bruchmechanik zur Sicherheitsbeurteilung viel Sinn macht, führte zur Entwicklung der elastisch plastischen Bruchmechanik (EPBM). Bild 1 zeigt eine Last-Verformungskurve aus einem Bruchmechanikversuch. Während des Versuchs wurde die Rissinitiierung mit Hilde der Potentialsondenmethode bestimmt. Der Punkt der Rissinitiierung ist in die Kurve
...hier werden Fehler und Bauteil zum Rissmodell zusammengeführt. Bauteile, die im Rahmen einer bruchmechanischen Sicherheitsanalyse betrachtet weden sollen, haben eine beliebige, der Funktion angepasste Geometrie. Mit der Annahme eines Fehlers oder einem tatsächlich gefundenen Fehler wird aus der Bauteilgeometrie und dem Fehler das Rissmodell für die bruchmechanische Berechnung. Als Beispiel zeigt Bild 1 eine
Die äußere Beanspruchung treibt den Riss. Bild 1: Spannungsannahme Für die Berechnung der bruchmechanischen Parameter wird die außen anliegende Spannung angesetzt. Bild 1 verdeutlicht in einem einfachen Modell, wie sich der Riss in einer Struktur auf den lokalen Kraftfluss auswirkt. Es wird deutlich, dass aufgrund des Risses der Kraftfluss im Bauteil gestört wird
... hier findet zusammen, was zusammen gehört. Mit Hilfe aller Eingangswerte und dem bruchmechanischen Rissmodell kann die eigentliche Berechnung durchgeführt werden. Aus den drei Variablen: Fehlergröße Zähigkeit Spannung kann, wenn zwei der Variablen bekannt sind, die dritte als kritischer Wert für das Erreichen des Grenzzustandes (z.B. Rissinitiierung) ermittelt werden (Bild 1). Folgende Fälle können
Kennwerte der Bruchmechanik Für die bruchmechanische Berechnung werden folgende Kennwerte definiert: Spannungsintensitätsfaktor K J-Integral CTOD (Crack Tip Opening Displacement) Diese werden im folgenden kurz erläutert (bitte diese Seite weiter runter scrollen um etwas über J-Integral und CTOD zu erfahren): Spannungsintensitätsfaktor K - Linear Elastische Bruchmechanik (LEBM) Bild 1: Definition Spannungsintensitätsfaktor K Der
.... Risswachstum bei zyklischer Belastung Bild 1: Ermüdunsgsrisswachstum In vielen Fällen entsteht ein Riss im Betreib unter Ermüdungsbelastung (Bild 1). Durch zyklsiche Spannungswechsel kommt es örtlich zur Rissbildung, dem sich dann ein Risswachstum anschließt. Bezogen auf die Lebensdauer von Bauteilen unter zyklischer Belastung ist die Phase der Rissentstehung sehr viel länger als die des Risswachstums.
...was die äußere Spannung am Riss auslösen. Wie bereits mehrfach erwähnt, ermöglicht es die Bruchmechanik, die risstreibende Kraft in Abhängigkeit von der außen anliegenden Spannung zu quantifizieren. Für die Kombination aus Rissmodell und Spannung berechnet man: LEBM: den Spannungsintensitätsfaktor K (Bild 1) EBBM: das J-Integral (Bild 2) Bild 1: Berechnung K
