Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

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Lehrinhalte Technische Bruchmechanik

Teil 1: Technische Bruchmechanik I   (Pflichtfach – 4 SWS)

2 SWS Vorlesung (Sommersemester, 6. Semester)

Einleitung

Einordnung der Technischen Bruchmechanik, Wirtschaftliche Bedeutung, Historischer Abriss, Entwicklungstendenzen

Linear-elastische Bruchmechanik (LEBM)

Rissmodelle, Spannungsintensitäts-Konzept, LEBM mit Kleinbereichsfließen, Energiebilanz der instabilen Rissausbreitung

Fließbruchmechanik

Äquivalentenergie-, COD-, J-Integral- und Risswiderstands-Konzept, Grenzen der Anwendbarkeit bruchmechanischer Konzepte

Konzepte für stabiles Risswachstum

Risswachstum bei schwingender und thermischer Beanspruchung, Spannungsrisskorrosion

Experimentelle Methoden zur Bestimmung bruchmechanischer Werkstoffkennwerte

Bruchmechanik-Prüfkörper, Kerbeinbringung, J-Integral-Näherungsmethoden


2 SWS Praktikum (Sommersemester, 8. Semester)

  • Kalibrierung eines instrumentierten Pendelschlagwerkes
  • Einfluss der Kerbschärfe auf die Zähigkeitseigenschaften
  • Einfluss der experimentellen Bedingungen auf das Kraft-Durchbiegungs-Verhalten im instrumentierten Kerbschlagbiegeversuch (IKBV)
  • Bestimmung von bruchmechanischen Kennwerten als Widerstand gegenüber instabiler Rissausbreitung bei statischer Belastung (Ermittlung des Spannungsintensitätsfaktors, des J-Wertes und der kritischen Rissöffnungsverschiebung
  • Risswiderstandsverhalten gegenüber instabiler Rissausbreitung bei dynamischer Beanspruchung (IKBV)
  • Aufnahme von Risswiderstandskurven bei statischer Beanspruchung
  • Hochdynamisches Werkstoffverhalten im instrumentierten Fallversuch
  • REM-Untersuchungen des stabilen Risswachstums (Bruchspiegel/Stretchzone)
  • Risswachstum bei schwingender Beanspruchung
  • Bestimmung der Risswachstumsgeschwindigkeit
  • Bestimmung der interlaminaren Scherfestigkeit von Verbunden unter Mode I und Mode II
  • Compression-after-Impact (CAI)-Test
  • Anwendung des instrumentierten Kerbschlagzugversuches an Elastomeren
  • Alternative Methoden der Bruchmechanik

1 SWS Seminar (Sommersemester, 8. Semester)
Seminarthemen (Auswahl):

  • Experimentelle Methoden und Probenformen zur Ermittlung des Spannungsintensitätsfaktors
  • J-Integral-Näherungsmethoden zur Bewertung der Zähigkeitseigenschaften
  • Risswachstum bei schwingender Beanspruchung
  • Charakterisierung des Rissausbreitungsverhaltens von PP/GF-Verbunden
  • Bruchmechanische Bewertung von Elastomeren
  • Alternative Methoden der Bruchmechanik
  • Schadensfallanalyse unter Berücksichtigung bruchmechanischer Aspekten
  • Anwendung der EWF-Methode zur Zähigkeitsbewertung von Kunststoffen

  • Teil 2: Technische Bruchmechanik II (Bestandteil VO Werkstoffcharakterisierung II; Wahlpflichtfach)

    2 SWS Vorlesung, (Wintersemester)

    Experimentelle Methoden zur Bestimmung bruchmechanischer Werkstoffkennwerte

    Ermittlung von Werkstoffkennwerten bei statischer und dynamischer Beanspruchung, Typen von Kraft-Kerbaufweitungs-Diagrammen, Anforderungen an die Prüfkörpergeometrie, Bruchflächenanalyse

    Bruchmechanische Werkstoffkennwerte

    Anwendung der Bruchmechanik in der Werkstoffentwicklung und bei der Erzeugnisbewertung metallischer Werkstoffe, anorganisch-nichtmetallischer Werkstoffe, Polymerwerkstoffe und Verbunde, Spezialwerkstoffe

    Bruchsicherheitskonzepte und Anwendungsbeispiele

    Bewertung der Bruchsicherheit und Lebensdauerberechnung, Festigkeits-, Verformungs- und Zähigkeitsnachweis


    Empfohlene Literatur:

    • K.-H. Schwalbe: Bruchmechanik metallische Werkstoffe, Carl-Hanser-Verlag München, Wien, 1980
    • H. Blumenauer/G. Pusch: Technische Bruchmechanik, Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, 1993
    • R. Kienzler: Konzepte der Bruchmechanik, Vieweg Verlag, 1993
    • W. Grellmann: in "Handbuch der Kunststoffprüfung", (Hrsg. H. Schmiedel), Carl Hanser Verlag München 1992, S. 139-183
    • W. Grellmann: in „Kunststoffprüfung“ (Hrsg. W. Grellmann und S. Seidler) Carl Hanser Verlag München 2004, in Vorbereitung

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