Cohesive-Zone-Material
Aus ESOCAETWIKIPLUS
engl: cohesive zone material Kategorie: 
Level 4 Mechanik
Die Anwendung von Cohesive-Zone-Material ist eine Methode der Bruchmechanik, also der Untersuchung von Rissen durch Simulationen der Strukturmechanik.
Simulation
Cohesive-Zone-Materialien werden benutzt, um das Materialverhalten bei Delaminationsvorgängen in der Verbundschicht eines geschichteten Werkstoffes oder in einer Klebschicht zu beschreiben. Die Verbundschicht kann auf zweierlei Arten abgebildet werden:
- durch Verwendung von Interface-Elementen oder
- durch Verwendung einer Bonded-Contact-Formulierung.
Cohesive-Zone-Materialien (TB,CZM,…) können also im FEM-Modell sowohl den Interface-Elementen als auch den Kontakt-Elementen zugewiesen werden.
Wenn Kontakt-Elemente verwendet werden, dann
- entspricht die Steigung Kn der Kontaktsteifigkeit in Normalenrichtung, wenn Mode I dominant ist,
- entspricht die Steigung Kt der Kontaktsteifigkeit in Tangentenrichtung, wenn Mode II dominant ist.
Bei der Anwendung von Cohesive-Zone-Material mit Kontakt-Elementen hängen die Ergebnisse von den Kontaktsteifigkeiten ab.
Die Anwendung von Cohesive-Zone-Material
- erfordert eine identische Vernetzung entlang der Interface-Elemente,
- die Definition des numerischen Materials ist zumutbar und
- die Methode ist numerisch robust.
Materialdaten
Die Materialdaten dieses Stoffgesetzes sind abhängig von der Belastungsrichtung (Versagens-Moden). Die Materialdaten können über spezifische zerstörende Versuche und FEM-Simulation des Versuchsaufbaus ermittelt werden. In der Regel werden dazu geometrisch einfache Proben verwendet. Es sollten jedoch diejenigen Experimente ausgewählt werden, bei denen der Versagens-Mode möglichst nahe demjenigen kommt, der in der später zu berechnenden komplexeren Bauteilgeometrie zu erwarten ist.
