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2022 | Buch

Bruchmechanische Bauteilbewertung

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Über dieses Buch

Die sichere Auslegung von Bauteilen kommt an der Anwendung bruchmechanischer Methoden heute nicht mehr vorbei. Das vorliegende Buch bietet eine Einführung in diese Methoden mit besonderen Schwerpunkten auf dem aktuellen Stand der bruchmechanischen Kennwertermittlung und den Methoden der analytischen bruchmechanischen Bauteilbewertung. Es beschreibt die Mechanismen von Risswachstum und Bruch, die grundlegenden Konzepte der Bruchmechanik, die analytische Ermittlung der Rissspitzenbelastung in Bauteilen sowie die Anwendung der Bruchmechanik in unterschiedlichen Kontexten. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der praktischen Anwendung u. a. anhand von Demonstrationsbeispielen, die im Detail nachvollzogen werden können.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel 1. Einleitung
Zusammenfassung
Nach mehr als einem halben Jahrhundert Forschungsarbeit hat sich die Bruchmechanik heute als ein eigenständiges interdisziplinäres Fachgebiet zwischen Technischer Mechanik und Werkstoffprüfung etabliert. Dennoch und obwohl es an etlichen Stellen Eingang in die Ingenieursausbildung gefunden hat, ist die Bearbeitung entsprechender Aufgabenstellungen bis heute allzu oft noch die Arbeit von Spezialisten. Das Buch möchte hier eine Lücke schließen.
Uwe Zerbst, Mauro Madia
Kapitel 2. Der Lebenszyklus eines rissbehafteten Bauteils
Zusammenfassung
Abb. 2.1 zeigt schematisch die Bruchfläche eines schwingend beanspruchten zylindrischen Bauteils. Anhand von Rastlinien, die beispielsweise bei Veränderungen der Lastamplitude entstehen, kann auf der Bruchfläche der Verlauf des Risswachstums rekonstruiert werden. Erkennbar werden so der Rissursprung, wo die Ausbreitung des Risses begonnen hat, die Rissfront zu verschiedenen Zeiten und die Rissfront, bei der das zyklische Risswachstum in den Restbruch übergeht.
Uwe Zerbst, Mauro Madia
Kapitel 3. Rissspitzenparameter
Zusammenfassung
Abb. 3.1 illustriert die Spannungsverhältnisse an einem gedachten freigeschnittenen Materialpunkt im Ligament vor der Rissspitze im cartesischen Koordinatensystem. Der Spannungsvektor besteht aus drei Normalspannungen, \(\sigma_{xx}\), \(\sigma_{yy}\) und \(\sigma_{zz}\) sowie sechs Schubspannungen, von denen jeweils zwei betragsmäßig gleich sind \(\tau_{xy} = \tau_{yx}\), \(\tau_{yz} = \tau_{zy}\) und \(\tau_{zx} = \tau_{xz}\). Durch Drehung des Koordinatensystems kann ein Zustand erreicht werden, in dem die Schubspannungen gleich null werden.
Uwe Zerbst, Mauro Madia
Kapitel 4. Ermittlung des Risswiderstands
Zusammenfassung
Die Ermittlung bruchmechanischer Werkstoffkennwerte ist in einer Reihe von Prüfrichtlinien geregelt, die sich zumeist nur in Details unterscheiden. Die häufigste Anwendung finden ASTM- und ISO-Standards, die in regelmäßigen Abständen überarbeitet werden. Derzeit aktuelle Dokumente sind.
Uwe Zerbst, Mauro Madia
Kapitel 5. Ermittlung der Rissspitzenbelastung im Bauteil
Zusammenfassung
Die bruchmechanische Bauteilbewertung erfordert neben dem Widerstand des Werkstoffs gegen unterkritische Rissausbreitung und Bruch die Rissspitzenbelastung (engl. crack driving force) im Bauteil. Diese wird im allgemeinen Fall mittels numerischer Verfahren, z. B. der Finite-Elemente-Methode, ermittelt. Das soll hier nicht vertieft werden. Eine umfassende Darstellung wurde in jüngerer Zeit vorgelegt. Nachfolgend sollen lediglich einige allgemeinere Hinweise gegeben werden.
Uwe Zerbst, Mauro Madia
Kapitel 6. Bruchmechanische Bauteilbewertung
Zusammenfassung
Hinsichtlich der Sicherheits-Auslegung eines Bauteils unterscheidet man zwischen drei Grundphilosophien:
Uwe Zerbst, Mauro Madia
Backmatter
Metadaten
Titel
Bruchmechanische Bauteilbewertung
verfasst von
Uwe Zerbst
Mauro Madia
Copyright-Jahr
2022
Electronic ISBN
978-3-658-36151-8
Print ISBN
978-3-658-36150-1
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-36151-8

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