Modellierung und numerische Simulation von Rissfortschritt in spröden und quasi-spröden Materialien auf Basis der \(\textit {Extended Finite Element Method}\)

Die vorliegende Arbeit widmet sich der Modellierung von Rissen und der numerischen Simulation von Rissfortschritt auf der Basis der Extended Finite Element Method (X-FEM). Neben quasi- spröden Materialien - wie zum Beispiel zementgebundenen Werkstoffen - werden auch spröde Materialien - wie zum Beispiel Glas oder Keramik - betrachtet. Die Extended Finite Element Method bietet die Möglichkeit diskrete Risse und Rissfortschritt unabhängig vom verwendeten Finite Elemente Netz zu simulieren. Im Rahmen diskreter Rissmodelle ist die Formulierung eines geeigneten Rissfortschritts- und Rissrichtungskriteriums von entscheidender Bedeutung. Daher bildet die Entwicklung eines globalen Energiekriteriums zur Bestimmung der Rissfortschrittsrichtung und der Rissfortschrittslänge einen zentralen Punkt dieser Arbeit. Die Leistungsfähigkeit des entwickelten Modells wird anhand repräsentativer Beispiele und durch den Vergleich der Ergebnisse mit experimentellen Untersuchungen demonstriert