EPBM

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engl: elasto-plastic fracture mechanics          Kategorie: Aa-leerbild.jpg Level 4 Mechanik


Allgemeine Informationen hierzu finden Sie zum Beispiel bei wikipedia:Fließbruchmechanik

Simulation

Die elasto-plastische Bruchmechanik (EPBM) oder auch Fließbruchmechanik (FBM) ist ein Bereich der Bruchmechanik, bei dem ein Riss im Kontinuum abgebildet wird.

Von Cottrell und Wells wurde 1963 vorgeschlagen, die Rissöffnungsverschiebung CTOD (crack tip opening displacement) als bruchmechanischen Parameter heranzuziehen. Von Rice wurde 1968 das J-Integral als bruchmechanische Größe vorgeschlagen, dessen Anwendung allerdings auch in der linear-elastischen Bruchmechanik (LEBM) denkbar ist. Dann ist es völlig äquivalent zur Energiefreisetzungsrate. Man kann dann daraus auch die Spannungsintensitätsfaktoren ermitteln.

Durch plastische Verformungen stumpft die Riss-Spitze in der Regel ab. Dieser Effekt ist gut beobachtbar an Laborproben aus Werkstoffen mit hoher Zähigkeit. Die Verschiebung in der Nähe der Rissspitze heißt Rissöffnungsverschiebung δ.

Lebm-2.jpg

Das J-Integral als bruchmechanischer Parameter ist auch bei ausgedehnten plastischen Verformungen um die Riss-Spitze anwendbar. Es umschließt die Rissspitze, das Ergebnis ist wegunabhängig. Hutchinson, Rice und Rosengren haben gezeigt, dass J die Intensität des Spannungs- und Dehnungszustandes an der Rissspitze für nichtlineares Materialverhalten hinreichend beschreibt. Das J-Integral charakterisiert für die Amplitude des Verzerrungs- und Spannungsfeldes in ähnlicher Weise wie bei linearer Elastizität der K-Faktor.

Die Simulation mit der FEM erfordert eine geeignete Diskretisierung insbesondere der Rissspitze. Spezielle Rissspitzenelemente erhöhen die Effizienz, da deutlich gröbere Netze verwendet werden können, sie sind aber nicht unbedingt erforderlich.

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