10. Gewichtsfunktion Methoden für dreidimensionale Rissprobleme

Das Kapitel beleuchtet die Bedeutung der Bestimmung des Spannungsintensitätsfaktors (SIF) für die Bruchmechanikanalyse und die Lebensdauervorhersage von Ermüdungsrisswachstum. Es wird die Herausforderung der Bestimmung von SIFs für dreidimensionale (3D) Risse, die eingebettet oder teilweise durchgehend sind, thematisiert. Während für 2D-Risse detaillierte Diskussionen zur SIF-Bestimmung unter Verwendung von Gewichtsfunktionsmethoden (WFMs) vorliegen, sind für 3D-Rissprobleme die meisten Lösungen unter Verwendung numerischer Techniken wie der Finite-Elemente-Methode (FEM) und der Randelementmethode (BEM) bestimmt worden. Diese Methoden sind zwar genau, erfordern jedoch einen hohen Modellierungs- und Rechenaufwand. Das Kapitel stellt mehrere wichtige 3D-WFMs vor, die eine effiziente Berechnung von SIFs für eingebettete und teilweise durchgehende 3D-Risse ermöglichen. Die Scheibensynthese-Gewichtsfunktionsmethode (SSWFM) wird detailliert beschrieben, einschließlich ihrer Verifikation durch den Vergleich von SIFs für verschiedene Lastfälle mit grundlegend unterschiedlichen Methoden, meist den numerischen FEM und BEM. Die SSWFM wurde erfolgreich angewendet, um SIFs für eine Vielzahl von 3D-Rissgeometrien unter verschiedenen Lastfällen zu berechnen. Die erhaltenen SIFs stimmen gut mit den in der Literatur anerkannten Ergebnissen überein, was die Lösungsgenauigkeit der SSWFM bestätigt. Das Kapitel bietet umfassende Tabellen und Diagramme, die die SIFs für grundlegende Lastfälle von Rissflächenbelastungen darstellen, und ermöglicht so eine schnelle und präzise Berechnung von SIFs für komplexe Belastungsbedingungen.