Drittmittelprojekt

LOEWE-Safer Materials -Teilprojekt C3: Beurteilung von Festigkeit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer mittels numerischer Methoden: Bruchmechanische Ansätze


Zusammenfassung

Das Wachstum eines Risses wird klassischerweise mit Methoden der Bruchmechanik untersucht. Hier wird der Riss durch eine Paarung innerer Oberflächen modelliert. Um das Wachstum eines Risses unter Anwendung numerischer Diskretisierungsverfahren zu simulieren, sind drei Teilaufgaben zu behandeln. Zunächst erfolgt eine bruch-mechanische Beanspruchungsanalyse, z. B. durch Berechnung wegunabhängiger Erhaltungsintegrale. Eine weitere Aufgabe besteht in der Bestimmung der Richtung eines inkrementellen Rissfortschritts auf Basis der ermittelten Beanspruchungsgrößen. Schließlich müssen beim Risswachstum neue Oberflächen im Modell geschaffen werden. Liegen Inhomogenitäten auf der Mikroskala vor, dann kommt es innerhalb einer Prozesszone zu Interaktionen mit der Rissspitze. Hier kann es zur Abschirmung infolge von Phasenumwandlungen, Delamination kleinster Einschlüsse oder Mikroriss-wachstum kommen. Auch Grenzflächen in heterogenen Strukturen treten mit dem Riss in Wechselwirkung. Es werden erweiterte Methoden der numerischen Beanspruchungs-analyse entwickelt. Insbesondere der Interaktion zwischen imperfekten Grenzflächen, z. B. zwischen Mikrofasern und einer Matrix, einerseits und Rissen andererseits kommt eine zentrale Bedeutung zu. Ebenso werden effiziente Methoden zur Beanspruchungs-analyse bei Riss-Riss-Interaktion auf Basis globaler Erhaltungsintegrale erarbeitet. Zur Berücksichtigung von Interaktionen mit der Mikrostruktur werden für einfache Systeme analytische Prozesszonenmodelle entwickelt.


Zuletzt aktualisiert 2019-24-09 um 10:43