Analyse und Weiterentwicklung bruchmechanischer Versagenskonzepte. Lokales Risswachstum, Ermittlung des Risswiderstandsverhaltens aus der Kerbschlagarbeit Abschlussbericht

Previous results obtained by research activities of the IWM and the BAM described the qualitative relations between the crack resistance J_R(#DELTA#a) and the triaxiality of the stress state in the vicinity of the crack tip. The investigations presented in this report may be useful to the elucidation of the quantitative relation between crack resistance and triaxiality. For this reason experimental as well as analytic-numerical investigations were carried out on classical fracture mechanics specimens as well as on panels with semi-elliptical surface cracks as component-like specimens. According to two autonomous methods, namely a J_R-controlled numerical simulation of stable crack growth in fracture mechanics specimens as well as in panels with a surface crack controlled by local crack opening vs. crack growth curves, it could be shown that for a quantitative description of the crack resistance in case of stable crack growth a two parametric concept is necessary including a parameter to characterize the triaxiality of the stress state. From these results follows that only the use of this extended constraint-modified concept may describe quantitatively proper the local propagation of a complex crack front geometry. (orig.)Aufbauend auf den Ergebnissen, vor allem der IWM und BAM, zum qualitativen Zusammenhang zwischen dem Risswiderstandsverhalten J_R(#DELTA#a) und der Mehrachsigkeit des Spannungszustands in Rissspitzennaehe dienen die durchgefuehrten Untersuchungen der weiteren Klaerung der quantitativen Beziehung zwischen Risswiderstand und Mehrachsigkeit aus der Analyse von experimentellen und theoretisch-numerischen Untersuchungen an klassischen Bruchmechanikproben und Scheiben mit halbelliptischen Oberflaechenrissen als bauteilaehnliche Proben. Nach zwei voneinander unabhaengigen Methoden, naemlich durch die numerische Simulation des stabilen Risswachstums in Bruchmechanikproben uebewr die Steuerung mit J_R-Kurven und in Scheiben mit Oberflaechenriss ueber lokale Rissoeffnungs-Rissfortschritts-Kurven, konnte gezeigt werden, dass fuer die quantitative Beschreibung des Risswiderstandsverhaltens bei stabilem Risswachstum ein zweiparametriges Konzept mit einem die Mehrachsigkeit des Spannungszustandes charakterisierenden Parameter erforderlich ist. Aus den Ergebnissen folgt, dass nur mit diesem erweiterten, constraintmodifizierten Konzept das lokale Risswachstum von Rissen mit komplexer Rissfrontgeometrie quantitativ richtig ermittelt werden kann. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: RA 2565(192) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Forschung und Technologie (BMFT), Bonn (Germany)DEGerman