FEM-Techniken zur Rissanalyse in elastisch-plastischen Strukturen: Fid-Bau Portal

FEM-Techniken zur Rissanalyse in elastisch-plastischen Strukturen

Kuna, Meinhard

Für die Beanspruchungsanalyse von Risskonfigurationen in elastisch-plastischen Materialien ist die FEM ein unverzichtbares Instrument geworden, da die physikalisch und evtl. geometrisch nichtlinearen Randwertaufgaben für Prüfkörper und Bauteile mit analytischen Methoden nicht lösbar sind. Als Materialmodelle kommen überwiegend inkrementelle Plastizitätsgesetze mit verschiedenen Verfestigungsarten in Betracht. Ziel der Berechnungen ist auch hier die Bestimmung der bruchmechanischen Beanspruchungsparameter für duktile Rissinitiierung und Rissausbreitung. Dafür haben sich die Rissöffnungsverschiebung CTOD, der Rissöffnungswinkel, das J-Integral sowie die Mehrachsigkeitsparameter T und Q bewährt. In der Zähbruchmechanik beeinflussen eine Vielzahl von Modellparametern (Geometrie, Belastungshöhe, Materialverhalten) das Ergebnis auf unterschiedliche, komplexe Weise, so dass man mit Sorgfalt arbeiten muss. Auch die bruchmechanische Interpretation der numerischen Resultate erfordert ein ausreichendes Verständnis der Konzepte und Methoden. Die entwickelten Methoden werden am Beispiel der Kompakt-Zug-Probe und einem Plattenzugversuch mit Oberflächenriss demonstriert.