WK1 L__A08 - Bruchmechanik Flashcards
(43 cards)
Welche Beziehung ergibt sich aus den Irwin-Williams Gleichungen?
”- Proportionalität zwischen Spannung und Entfernung von der Rissspitze:<div><br></br></div><div>[$$]\sigma \sim \frac{1}{\sqrt{r}} [/$$]</div><div><br></br></div><div>- Der <b>Spannungsintensitätsfaktor KI</b>ist der Proportionalitätsfaktor zwischen Spannung und Entfernung von der Rissspitze</div><div>- Unten sieht man, dass das erste Glied der Reihe ausreichend ist um die Spannung in der sogenannten K-dominanten Zone zu beschreiben</div><div><br></br></div><div><img></img></div><div><br></br></div>”
“Wie können die Spannugen im Bild beschrieben werden?<br></br><div><img></img></div>”
”- Jede Spannung lässt sich durch eine unendliche Reihe beschreiben<div>-<b>Irwin-Williams</b>oder<b>Sneddon</b>Gleichungen<br></br><div><img></img></div></div>”
Welches Koordinatensystem wählt man sinnvollerweise zur Beschreibung des Rissspitzenspannungsfeldes?
”- Ein Polarkoordinatensystem mit Ursprung an der Risspitze und der Polachse auf dem Ligament<div><img></img></div>”
Wie nennt man die Verlängerung des Risses?
Ligament
Was ist der Griffith-Riss?
“<div>- Das grundlegende Rissmodell in der Bruchmechanik</div>- Riss der Länge 2a in einer unendlich ausgedehnten Scheibe<div>- Die Scheibe wird<b>biaxial</b>belastet</div><div><img></img></div>”
Wieso wird die LEBM verwendet, obwohl die angenomme Spannung an der Rissspitze physikalisch gesehen nicht sinnvoll ist?
Sie liefert in naher Umgebung trotzdem sinnvolle und brauchbare Werte
Was sind die Annahmen der LEBM und was resultiert daraus?
- Werkstoff reagiert rein elastisch<div>- Riss kann als Kerbe mit unendlich kleinem Kerbradius betrachtet werden</div><div><br></br></div><div>–> Die Spannung an der Rissspitze wird unendlich hoch</div>
Wofür steht LEBM?
<b>L</b>inear<b>e</b>lastische<b>B</b>ruch<b>m</b>echanik
Welche 3 Bruchmodi kann man unterscheiden und welche Spannungsart verursachen diese?
“<div>I: Normalspannung</div><div>II & III: Schubspannung</div><img></img>”
Was ist die Vorraussetzung der Bruchmechanik?
Es ist bereits ein Riss vorhanden
Womit befasst sich die Bruchmechanik?
Mit der Beanspruchbarkeit und dem Verhalten<b>rissbehafteter</b>Teile
Wovon ist der Spannungsintensitätsfaktor KIabhängig?
- Von der Risslänge a<div>- Der entfernt vom Riss wirkenden Spannungσ∞</div><div>- Der Geometrie des Bauteils, beschrieben durch den Korrekturfaktor Y</div><div><br></br></div><div>[$$]K_I = \sigma_{\infty} \sqrt{\pi a} \cdot Y[/$$]</div>
Was sagt der Index am Spannungsintensitätsfaktor K aus?
Nach welchem Bruchmodi sich der Riss fortsetzt
Wie lautet KIfür den Grifftih-Riss und allgemein?
- Grifftih-Riss:<div><br></br></div><div>[$$]K_I = \sigma_{\infty} \cdot \sqrt{\pi a }[/$$]</div><div><br></br></div><div>- allgemein: Y berücksichtigt die Geometrie und dient als Korrekturfaktor</div><div><br></br></div><div>[$$]K_I = \sigma_{\infty} \cdot \sqrt{\pi a } \cdot Y[/$$]</div>
Wie kommt man an den Korrekturfaktor Y für den Spannungsintensitätsfaktor?
- Y wird analytisch oder numerisch ermittelt<div>- Steht für eine Vielzahl von Risskonfigurationen zur Verfügung</div>
Was ist der Spannungsintensitätsfaktor KI?
- Werkstoffkennwert<div>- Trifft Aussage über den weiteren Verlauf des Risses</div>
Was ist die <b>Bruchzähigkeit</b>?
- Der sog. kritische Spannungsintensitätsfaktor KIC<div>- Für KI≥ KICkommt es zum schlagartigen Ausbreiten des Risses</div><div>- Beschreibt formal den Widerstand des Materials gegen Rissinitiierung</div><div><br></br></div><div>–> Sprödbruch tritt ein</div>
Was sind typische Bruchzähigkeiten von legierten Stählen, Titanlegierungen und Aluminiumlegierungen?
“<img></img>”
Warum können von der Bruchzähigkeit nur Bereiche angegeben werden?
Die Bruchzähigkeit ist abhängig von<div>- chemischer Zusammensetzung</div><div>- Wärmebehandlung und Mikrostruktur</div><div>des Werkstoffes</div>
In der LEBM geht man davon aus, dass die Spannung an der Rissspitze unendlich groß wird. Dies ist physikalisch natürlich Unsinn, was kann man stattdessen an der Rissspitze erwarten?
Durch die hohe Belastung wird es an der Rissspitze zu plastischer Verformung kommen, d.h. im Bereich der Rissspitze bildet sich eine plastische Zone.
Was gilt an der Bauteiloberfläche und was gilt in der Mitte des Bauteils?
”- Bauteiloberfläche: Die Spannung in Richtung Bauteilmitte wird 0, d.h. es ist ein Ebener Spannungszustand (ESZ)<div>- Bauteilmitte: Durch die sich aufhebenden Spannungen in der Mitte des Risses kommt es zum Ebenen Dehnungszustand (EDZ)</div><div><img></img><br></br></div>”
Was ist das Hundeknochen-Modell?
“Die plastische Zone entlang des Risses erinnert in seiner Form an einen Hundeknochen.<div><br></br></div><div><img></img><br></br></div>”
Wie kann man die Durchmesser des ESZ und des EDZ abschätzen wenn man annimmt, dass diese kreisförmig sind?
- ESZ:<div><br></br></div><div>[$$]d_{PZ,ESZ} = \frac{K_I^2}{\pi \cdot R_{p0,2}}[/$$]<br></br></div><div><br></br><div>- EDZ:</div></div><div><br></br></div><div>[$$]d_{PZ,EDZ} = \frac{1}{3} \cdot \frac{K_I^2}{\pi \cdot R_{p0,2}}[/$$]<br></br></div><div><br></br></div><div>–> Man erkennt direkt, dass die plastische Zone an den Rändern des Bauteiles wesentlich größer ist</div>
Unter welchem Winkel tritt die größte Ausdehnung der plastischen Zone im ESZ auf?
“Unter 0 Grad, also auf dem Ligament<div><img></img><br></br></div>”
n ist dabei der Verfestigungsexponent und ist definiert als die Steigung der Spannungs-Dehnungskurve im plastischen Bereich
