Numerische Berechnung verallgemeinerter Energiebilanzintegrale: Fid-Bau Portal

Numerische Berechnung verallgemeinerter Energiebilanzintegrale

Kuna, Meinhard

Ausgehend von den Pionierarbeiten Eshelbys, der die thermodynamischen Kräfte auf Defekte in Festkörpern untersuchte, hat sich in den vergangenen 50 Jahren eine neue Theorie der verallgemeinerten Energiebilanzintegrale oder auch „Konfigurationskräfte“ herausgebildet. Energiebilanzintegrale vom Typ des J-Integrals wurden für nahezu alle Aufgaben der Bruchmechanik entwickelt und angewandt. Das wurde für Risse in heterogenen, gradierten und anisotropen elastischen Strukturen unter thermischen, Rissufer-, Gewichts- und Trägheitsbelastungen ausführlich dargelegt. Auch die Verifikationsbeispiele demonstrieren die Leistungsfähigkeit der J-Integrale im Vergleich zu anderen FEM-Techniken. Darüber hinaus gilt als erwiesen und anerkannt, dass die Verallgemeinerungen des J-Integrals sehr universelle und aussagekräftige Beanspruchungskenngrößen für Risse darstellen. Der wesentliche Grund dafür ist in der einheitlichen physikalischen Interpretation als Energiefreisetzungsrate in elastischen konservativen Systemen bzw. als Energiefluss in die Prozesszone bei dissipativen nichtkonservativen Systemen zu finden. Besonders im Hinblick auf die numerische Berechnung besitzen die Energiebilanzintegrale gegenüber anderen Verfahren zur Bestimmung der Bruchkenngrößen erhebliche Vorteile.