Untersuchungen zur Wärmespannungsrissausbreitung in zwei- und dreidimensionalen Modellkörpern von Schichtverbundwerkstoffen:
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| Language: | German |
| Published: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1993
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| Edition: | Als Ms. gedr. |
| Series: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschrittberichte VDI / 18]
138 |
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| adam_text | Titel: Untersuchungen zur Wärmespannungsrißausbreitung in zwei- und dreidimensionalen Modellkörpern von
Autor: Dong, Ming
Jahr: 1993
INHALTSVERZEICHNIS Seite
1. EINLEITUNG 1
2. PROBLEMSTELLUNG
2.1 Allgemeines 5
2.2 Modellbildung für Mehrphasenverbunde 5
2.3 Rißbildung in Schichtmodellkörpern unter thermischer Belastung 11
3. THEORETISCHE GRUNDLAGEN DER THERMOELASTTSCHEN
PROBLEME
3.1 Thermoelastizitätstheorie für Zwei- und Mehrphasenverbunde 13
3.1.1 Grundgleichungen 13
3.1.2 Allgemeine Eigenschaften von Zwei- und Mehrphasenverbunden
unter Temperaturbelastung 14
3.1.3 Vergleich mit mechanischen Lastspannungsfällen 19
3.2 Bruchmechanische Grundlagen 19
3.2.1 Spannungsintensitätsfaktoren 20
3.2.2 Energiefreisetzungsraten 23
3.2.3 J-Integrale 25
3.2.4 Verzerrungsenergiedichte um die Rißspitze 27
3.3 Wärmeleitung in Verbundwerkstoffen 27
4. NUMERISCHE VERFAHREN ZUR UNTERSUCHUNG DER WÄRME¬
SPANNUNGSFELDER UND DER BRUCHMECHANISCHEN KENNWERTE
4.1 Allgemeines 31
4.2 Finite-Element Methode 32
4.3 Berechnung der bruchmechanischen Kennwerte 32
4.3.1 Spannungsintensitätsfaktoren 33
4.3.2 Energiefreisetzungsraten 35
4.3.3 J-Integrale 38
5. RISSAUSBREITUNGSKRTTERIEN
5.1 Literaturübersicht über Rißausbreitungskriterien 39
5.2 Rißausbreitungskriterium unter Verwendung des Rißschließungsintegrals 40
5.3 Rißausbreitungskriterium für Mehrphasenmedien 43
5.4 Erweiterung der 2-D Rißausbreitungskriterien auf 3-D Mixed-Mode
Rißprobleme 44
5.5 Zusammenfassende Bemerkungen 46
6. EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNG VON WÄRMESPANNUNGSRISSEN
6.1 Systematisierung der Modelle 47
6.2 Versuchsauf bau und Durchführung 48
6.3 Krummlinige Rißausbreitung in scheibenförmigen Modellen 49
6.4 Grenzflächenrisse in Mehrphasenmedien 51
6.5 Eigenspannungsrisse in räumlichen Modellen 53
7. WÄRMESPANNUNGSRISSE IN SCHEIBENFÖRMIGEN ZWEIPHASEN¬
MEDIEN UNTER HOMOGENER TEMPERATURVERTEILUNG
7.1 Numerische Simulationen von Eigenspannungsrissen unter homogener
Temperaturverteilung 57
7.2 Rißwegvorhersagen für verschiedene Materialkombinationen von
scheibenförmigen Schichtmodellkörpern 58
7.3 Diskussion der Ergebnisse 65
8. GRENZFLÄCHENRISSE IN SCHEIBENFÖRMIGEN ZWEIPHASENMEDIEN
UNTER HOMOGENER TEMPERATURVERTEILUNG
8.1 Berechnung von Energiefreisetzungsraten für Grenzflächenrisse 66
8.2 Anwendung des J-Integrals auf Grenzflächenrisse 70
9. ABHÄNGIGKEIT DER RISSBILDUNG VON DEM VERHÄLTNIS DER
MATERIALEIGENSCHAFTEN DER ZWEIPHASENMEDIEN
9.1 Numerische Ergebnisse zum Bruchverhalten in unterschiedlichen
Materialkombinationen unter thermischer Belastung 72
9.2 Diskussion der numerischen Ergebnisse 77
10. WÄRMESPANNUNGSRISSE IN RÄUMLICHEN MEHRPHASENMEDIEN
10.1 Vorbemerkungen 78
10.2 Grenzflächenrißausbreitung im zylinder- bzw. kugelförmigen
Zweikomponentenverbund 79
10.3 Rißausbreitung im rotationssymmetrischen 3-D Zweikomponentenverbund 84
11. WÄRMESPANNUNGSRISSE IN ZWEIPHASENMEDIEN UNTER
INHOMOGENER TEMPERATURVERTEILUNG
11.1 Simulation der inhomogenen Temperaturbelastungen 89
11.2 Rißausbreitung unter inhomogener Temperaturbelastung 93
11.3 Zusammenfassende Bemerkungen 103
12. ZUSAMMENFASSUNG 105
LITERATURVERZEICHNIS 108
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