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):
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