Plastizität und Bruchmechanik - Technische Fakultät
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<strong>Plastizität</strong> <strong>und</strong> <strong>Bruchmechanik</strong> WS 2011/12<br />
Verformung, Schädigung, Bruch<br />
Bei Verformungen bleibt der Zusammenhalt der Materie erhalten. Elastische Verformungen<br />
(von Metallen) erfolgen auf der atomaren Ebene durch reversible Änderung der<br />
Atomabstände. Plastische Verformungen spielen sich auf der Kristallebene durch bleibende<br />
Verschiebung von Atomen gegeneinander, das Wandern von Versetzungen, ab. Das<br />
Materialverhalten ist auch bei inelastischen (irreversiblen) Verformungen im allgemeinen<br />
verfestigend, d.h. stabil im DRUCKERschen Sinne 1 .<br />
Demgegenüber treten bei Schädigung flächen- oder volumenhafte Diskontinuitäten auf der<br />
Mikroebene (Mikrorisse, -hohlräume) im Material auf. Ursachen sind lokale Verformungskonzentrationen,<br />
z.B. Bewegung <strong>und</strong> Aufstau von Versetzungen in Metallen, Veränderungen<br />
molekularer Bindungen in organischen Stoffen, Mikro-Dekohäsionen bei Mineralien.<br />
Schädigungsentwicklung ist ein irreversibler Prozess, dessen globale Erscheinung von<br />
inelastischen Verformungen zunächst nicht unterscheidbar ist. Die Auswirkungen von<br />
Schädigung sind aber entscheidend unterschiedlich zu Verformungen. Schädigung führt zu<br />
entfestigendem, d.h. instabilem Materialverhalten <strong>und</strong> kann makroskopische Rissentstehung<br />
<strong>und</strong> -wachstum sowie schließlich globales Versagen hervorrufen.<br />
Bruch ist der Oberbegriff für die Entstehung flächen- oder volumenhafte Diskontinuitäten auf<br />
der Makroebene, die zum globalen Versagen, dem Gewaltbruch, führen. Versagen bei<br />
makroskopisch elastischen Verformungen heißt Sprödbruch <strong>und</strong> ist auf der Mikroebene durch<br />
trans- oder interkristallinen Spaltbruch gekennzeichnet. Fließbruch nennt man das Versagen<br />
bei makroskopisch plastischen Verformungen, das auf der Bruchfläche als Wabenbruch<br />
erscheint. Ermüdungsbruch ist Rissentstehung <strong>und</strong> -wachstum durch Mikroplastizität unter<br />
Wechsellasten. Bei Kriechbruch erfolgen Rissentstehung <strong>und</strong> -wachstum aufgr<strong>und</strong> von<br />
Schädigung unter Temperaturbelastung. Beide führen nach Erreichen einer kritischen<br />
Risslänge zum globalen Versagen (Gewaltbruch).<br />
Lokale <strong>und</strong> mikromechanische Ansätze<br />
• Sprödbruch / Spaltbruch<br />
Mikrorissbildung<br />
transgranularer Spaltbruch<br />
1<br />
siehe Manuskript „Grenzlast“<br />
Brocks, 13.01.2012, Schaedigung, - 1 -
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