Kriechen
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engl: creep Kategorie: 
Level 4 Material Mechanik
Kriechen ist ein zeitabhängiges Materialverhalten in der Strukturmechanik. Kriechen wird bei Kunststoffen, Metallen und anderen Werkstoffen beobachtet. Allgemeine Informationen hierzu finden Sie zum Beispiel bei wikipedia:Kriechen
Bei kraftgesteuerter Last zeigt sich dieses Materialverhalten als Kriechen, also eine im Laufe der Zeit zunehmende Dehnung. Ein typisches Diagramm ist hier rechts gezeigt. Es stellt die Dehnung über der Zeit in einem Stahl dar. Nach
- einer Anfangsphase (Primärbereich, primary) am Anfang des Zeitraumes ergibt sich
- eine stetige Dehnungszunahme über einen relativ langen Zeitraum (Sekundärbereich, secondary).
- Kurz vor dem Versagen des Materialzusammenhanges und dem Aufreißen des Materials nimmt die Dehnrate zu (Tertiärbereich, tertiary).
Zu den Werkstoffen, bei denen Kriechen eine Rolle spielen kann, zählen unter anderem Beton, Stahl bei höheren Temperaturen (600°C und mehr), Aluminium und Magnesium ab etwa 100°C, Kunststoffe, Zinn (Lötverbindungen in der Elektronik!), Glas und Keramik.
Das Kriechen hängt je nach Werkstoff von verschiedenen Parametern ab, zum Beispiel der Belastungsart, der Temperatur oder der Belastungsgeschwindigkeit.
Bei weggesteuerter Last ergibt sich für ein solches Material Relaxation, also eine im Laufe der Zeit abnehmende Kraft bzw. Spannung im Bauteil.
Simulation
Die Simulation konzentriert sich üblicherweise auf den Primär- und Sekundärbereich.
Die Idealisierung des Kriechens des Materials erfolgt meistens durch eine Funktion der Kriechdehnungen oder der Kriechdehnungs-Inkremente (Änderungen von einem Berechnungs-Schritt zum nächsten) in Abhängigkeit von der aktuellen Spannung, der aktuellen Temperatur, der Dehnungen und der Zeit. Die Abhängigkeit von der Temperatur wird meistens durch eine Arrhenius-Funktion beschrieben. Die Abhängigkeit von der Dehnung führt zu Dehnungsverfestigung und einer indirekten Zeitabhängigkeit. Die direkte Abhängigkeit von der Zeit führt zu Zeitverfestigung. Beide Abhängigkeiten treten im allgemeinen nicht gleichzeitig auf.
Für die numerische Simulation des Kriechens mit der FEM müssen vom Anwender Funktionstypen und Funktionsparameter festgelegt werden. Diese können meistens aus Versuchsergebnissen durch Kurven-Fit abgeleitet werden.
