Numerische Methoden bei der Untersuchung von Rissen: Bruchmechanische Konzepte, FEM-Analyse, Simulation

Numerische Beanspruchungsanalsye von Rissen, 1ed, 2008, Scan......Page 1
Inhaltsverzeichnis......Page 7
1.1 Bruchvorg~inge in Natur und Technik......Page 17
1.3 Berechnungsmethoden ffir Risse......Page 25
2 Einteilung der Bruchvorgänge......Page 27
2.2 Mikroskopische Erscheinungsformen des Bruchs......Page 31
3 Grundlagen der Bruchmechanik......Page 35
3.2.1 Zweidimensionale Rissprobleme......Page 37
3.2.2 Eigenfunktionen des Rissproblems......Page 44
3.2.3 Dreidimensionale Rissprobleme......Page 49
3.2.5 Energiebilanz bei Rissausbreitung......Page 56
3.2.6 Das J-Integral......Page 64
3.2.7 Risse in anisotropen elastischen KSrpern......Page 68
3.2.8 Grenzfl[ichenrisse......Page 71
3.2.9 Risse in Platten und Schalen......Page 75
3.3 Elastisch-plastische Bruchmechanik......Page 93
3.3-5 Failure Assessment Diagramm FAD......Page 102
3.3.6 Rissspitzenfelder......Page 104
3.3.8 Duktile Rissausbreitung......Page 119
3.4.2 Beanspruchungssituationen an der Rissspitze......Page 131
3.4-3 Belastung mit variabler Amplitude......Page 134
3.4.4 Bruchkriterien bei Mixed-Mode-Beanspruchung......Page 137
3.4.5 Ermfidungsrissausbreitung bei Mixed-Mode-Beanspruchung......Page 141
3.4.6 Vorhersage des Risspfades und seiner Stabilit~it......Page 143
3.5.1 Einfiihrung......Page 145
3.5.3 Station~ire Risse bei dynamischer Belastung......Page 147
3.5-4 Dynamische Rissausbreitung......Page 149
3.5.6 Bruchkriterien......Page 156
4 Methode der Finiten Elemente......Page 159
4.2.2 Variation der KraftgrSgen......Page 165
4.2. 3 Gemischte und hybride Variationsprinzipien......Page 166
4.4-3 Numerische Integration der Elementmatrizen......Page 180
4.5-1 Grundgleichungen......Page 185
5 FEM-Techniken zur Rissanalyse in linear-elastischen Strukturen......Page 197
5.2.1 Entwicklung yon Rissspitzenelementen......Page 201
5.2.2 Modifizierte isoparametrische Verschiebungselemente......Page 202
5.2.3 Berechnung der Intensit~itsfaktoren aus Viertelpunktelementen......Page 211
5.3-3 3D Rissspitzenelemente nach dem hybriden Spannungsmodell......Page 221
5.4.2 Die Methode der virtuellen Rissausbreitung......Page 228
5.6 FEM-Berechnung des J-Linienintegrals......Page 244
5.7.1 Einfache Ermittlung mit Einheitskr~iften......Page 246
5.7.a Bestimmung parametrisierter Einflussfunktionen......Page 248
5.7-3 Berechnung aus der Verschiebungsableitung......Page 250
5.8.1 Scheibe mit Innenriss unter Zug......Page 255
5.8.2 Halbelliptischer Oberfl~ichenriss unter Zug......Page 259
6.x Verallgemeinerte Energiebilanzint egrale......Page 263
6.2.2 Rissufer-, Volumenund thermische Lasten......Page 267
6.3.x Das 3D-Scheibenintegral......Page 270
6.3.2 Virtuelle Rissausbreitung 3D......Page 272
6.4.1 Umwandlung in ein [iquivalentes Gebietsintegral 2D......Page 274
6.4.2 Umwandlung in ein ~iquivalentes Gebietsintegral 3D......Page 277
6.4.3 Numerische Realisierung......Page 278
6.5 Beriicksichtigung dynamischer Vorg~inge......Page 280
6.6 Erweiterung auf inhomogene Strukturen......Page 282
6.7.1 Aufspaltung in RissSffnungsarten I und II......Page 283
6.7.2 Interaction-Integral-Technik......Page 286
6.9.2 Kantenriss unter Thermoschock......Page 293
6.9.3 Dynamisch belasteter Innenriss......Page 296
6.9.4 Riss im Gradientenwerkstoff......Page 298
7.1 Elastisch-plastische Rissspitzenelemente......Page 301
7.3.x Elastisch-plastische Erweiterungen yon J......Page 305
7.3.3 Anwendung auf bewegte Risse......Page 311
7.4 Beispiele......Page 313
8 Numerische Simulation des Risswachstums......Page 321
8.2.1 Elementteilung......Page 323
8.2.3 Anpassung der Elementsteifigkeit......Page 325
8.4.2 Simulation der Rissausbreitung......Page 329
8.5.1 Werkstoffmechanische Grundlagen......Page 331
8.8.2 Sch~idigungsmechanik fiir die SENB-Probe......Page 348
9.1 Lebensdauerbewertung eines Eisenbahnrades bei......Page 352
9.1.3 Festlegung der Risspostulate......Page 356
9.1.4 Bruchmechanische Analyse......Page 357
9.2 SprSdbruchbewertung eines Beh~ilters unter......Page 363
9.2.2 Bruchmechanische Ergebnisse der Simulation......Page 365
9.3.2 Bruchmechanisches Bewertungskonzept FAD......Page 368
9.3-4 FEM-Analyse des BauteUversuchs......Page 376
A Grundlagen der Festigkeitslehre......Page 381
Literaturverzeichnis......Page 429
Stichwortverzeichnis......Page 449