Nichtlineares Bruchmechanik-Maßstabsgesetz für Fichte bei Zugbeanspruchung senkrecht zur Faserrichtung

Zusammenfassung

Es wird über Untersuchungen zur bruchmechanischen Größengesetzmäßigkeit von fehlerfreiem Fichtenholz bei Modus I Rißöffnungsbeanspruchung im RL-Rißsystem berichtet. Die Versuche wurden mit einseitig gekerbten, geometrisch weitgehend 2D-ähnlichen SENB-Biegeproben durchgeführt. Die Prüfkörper-Querschnittshöhend variierten von 10 bis 320 mm, die Kerblängen betrugen konstant das 0,6fache der Querschnittshöhe. Die Gesamtheit der Versuchsergebnisse, ließ sich gut durch ein stetiges, nichtlineares Bruchmechanik-Maßstabsgesetz nach Bazant approximieren, während die Weibull-“Weak-Link”-Hypothese, bedingt durch den bruchmechanischen Versagensmechanismus, eher unzutreffend ist. Der festgestelle Maßstabseffekt entsprach bei den größeren Prüfkörpern (d≥160 mm) nahezu exakt dem Maßstabsgesetz der linearen Bruchmechanik (LEFM). Bei zunehmend kleineren Größen war übereinstimmend mit den Annahmen der nichtlinearen Bruchmechanik (NLFM), das heißt infolge des zunehmenden Einflusses der dehnungsentfestigenden Bruchprozeßzone, eine abgeschwächter Maßstabseffekt zur verzeichnen. Der erhaltene NLFM-LEFM-Übergangsbereich kann durch eine von der Versuchskonfiguration unabhängige bruchmechanische Kenngröße. die Sprödigkeitsziffer β∼10, beschrieben werden.

Abstract

A report is given on investigations, concerning fracture mechanics based size effect of clear spruce wood loaded in mode I in RL-crack system. The tests were performed with single notched, geometrically almost 2D-similar SENB bending specimens. The beam depths,d, varied from 10 to 320 mm, the notch lengths were constant 0,6 timesd. The entity of test results could be approximized well by means of a steady nonlinear fracture mechanics size effect law by Bazant, whereas the Weibull weak link hypothesis, according to fracture mechanics based failure, is rather inapt. The received size effect conformed nearly exactly to the size effect law of linear fracture mechanics (LEFM) with the larger pecimens (d≥160mm). Along with, increasingly smaller sizes a reduced size effect was abtained agreeing well with assumptions of nonlinear fracture mechanics (NLFM), i.e. growing influence of softening fracture prozess zone. The experimental transition region between NLFM and LEFM can be specified via brittleness number β∼10, a fracture mechanics parameter independent of individual test configuration.