Vorwort | 5 |
Inhaltsverzeichnis | 7 |
Glossar | 12 |
1 Einleitung | 17 |
1.1 Bruchvorgange in Natur und Technik | 17 |
1.2 Die Bruchmechanik | 21 |
1.3 Berechnungsmethoden fiir Risse | 25 |
2 Einteilung der Bruchvorgange | 27 |
2.1 Makroskopische Erscheinungsformen des Bruchs | 27 |
2.2 MikroskopischeErscheinungsformen des Bruchs | 31 |
2.3 Klassifikation der Bruchvorgange | 32 |
3 Grundlagen der Bruchmechanik | 35 |
3.1 Modellannahmen | 35 |
3.2 Linear-elastische Bruchmechanik | 37 |
3.3 Elastisch-plastische Bruchmechanik | 93 |
3.4 Ermüdungsrisswachstum | 127 |
3.5 Dynamische Bruchvorgänge | 145 |
4 Methode der Finiten Elemente | 159 |
4.1 Räumliche und zeitliche Diskretisierung der Randwertaufgabe | 159 |
4.2 Energieprinzipien der Kontinuumsmechanik | 162 |
4.3 Grundgleichungen der FEM | 172 |
4.4 Numerische Realisierung der FEM | 176 |
4.5 FEM für nichtlineare Randwertaufgaben | 185 |
4.6 Explizite FEM: für dynamische Probleme | 194 |
4.7 Arbeitsschritte bei der FEM-Analyse | 196 |
5 FEM-Techniken zur Rissanalyse in linear-elastischen Strukturen | 197 |
5.1 Auswertung der numerischen Lösung an der Rissspitze | 197 |
5.2 Spezielle finite Elemente an der Rissspitze | 201 |
5.3 Hybride Rissspitzenelemente | 215 |
5.4 Die Methode der globalen Energiefreisetzungsrate | 227 |
5.5 Die Methode des Rissschlie:f&integrals | 230 |
5.6 FEM-Berechnung des J-Linienintegrals | 244 |
5.7 FEM-Berechnung bruchmechanischer Gewichtsfunktionen | 246 |
5.8 Beispiele | 255 |
6 Numerische Berechnung verallgemeinerter Energiebilanzintegrale | 263 |
6.1 Verallgemeinerte Energiebilanzintegrale | 263 |
6.2 Erweiterung auf allgemeinere Belastungen | 267 |
6.3 Dreidimensionale Versionen | 270 |
6.4 Numerische Berechnung als äquivalentes Gebietsintegral | 274 |
6.5 Berücksichtigung dynamischer Vorgänge | 280 |
6.6 Erweiterung auf inhomogene Strukturen | 282 |
6.8 Berechnung der T-Spannungen | 289 |
6.9 Beispiele | 292 |
6.10 Zusammenfassende Bewertung | 299 |
7 FEM-Techniken zur Rissanalyse in elastisch-plastischen Strukturen | 301 |
7.1 Elastisch-plastische Rissspitzenelemente | 301 |
7.2 Auswertung der Rissöffnungsverschiebungen | 303 |
7.3 Berechnung des J-Integrals und seine Bedeutung | 305 |
7.4 Beispiele | 313 |
8 Numerische Simulation des Risswachstums | 321 |
8.1 Technik der Knotentrennung | 321 |
8.2 Techniken der Elementmodifikation | 323 |
8.3 Mitbewegte Rissspitzenelemente | 326 |
8.4 Adaptive Vernetzungsstrategien | 329 |
8.5 Kohäsivzonenmodelle | 331 |
8.6 Schädigungsmechanische Madelle | 339 |
8.7 Beispiele für Ermüdungsrisswachstum | 341 |
8.8 Beispiele für duktiles Risswachstum | 345 |
9 Anwendungsbeispiele | 352 |
9.1 Lebensdauerbewertung eines Eisenbahnrades bei Ermüdungsrisswachstum | 352 |
9.2 Sprödbruchbewertung eines Behalters unter Stoßbelastung | 363 |
9.3 Zählbruchbewertung von Schweißverbindungen in Gasrohrleitungen | 368 |
Anhang | 380 |
Literaturverzeichnis | 429 |