Bruchmechanik

FE-Modell eines Risses in einer Lagerschale
FE-Modell eines Risses in einer Lagerschale 		Neben statischen Analysen und der Lebensdauerberechnungen spielt auch die Bruchmechanik eine wesentliche Rolle bei der Bauteilbewertung. So können z.B. durch Fertigungs- oder Fügeprozesse Risse im Material entstehen, die sich bei Belastung des Bauteils ausbreiten und zum Bruch führen können.

Eine bei der ASD praktizierte Methode zur Abschätzung der Rißausbreitung bietet das J-Integral-Konzept. Das J-Integral, ein Linienintegral mit geschlossenem Integrationsweg um die Rißspitze, wird als Bruchkriterium herangezogen. Kommerzielle FE-Programme bieten die Möglichkeit, das J-Integral entlang der Rißspitze aus den Spannungsintensitätsfaktoren für die verschiedenen Rissöffnungsarten, dem Elastizitätsmodul E und der Querkontraktionszahl µ zu berechnen.
Mit experimentell zu ermittelnden Werkstoff-Kennwerten für die Bruchzähigkeit kann der kritische Wert des J-Integrals bestimmt und mit dem berechneten Wert verglichen werden. Ist der berechnete J-Integralwert kleiner als der kritische Wert, kann davon ausgegangen werden, daß es unter statischer Belastung nicht zu einem Rißwachstum kommt.
Die Vorgehensweise zur Abschätzung der Rißausbreitung bei dynamischer Belastung erfolgt in ähnlicher Weise.
Hier wird die Schwankungsbreite des J-Integrals, also die Differenz des berechneten Maximal- und Minimalwertes einer beispielsweise sinusförmigen Belastung, mit einem kritischen Wert des Materials für die Rißausbreitung bei dynamischer Belastung verglichen. 		berechnete J-Integralwerte entlang der Rißspitze
berechnete J-Integralwerte entlang der Rißspitze
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