Zur dynamischen Ausbreitung gerader und gekrümmter Grenzflächenrisse in thermomechanisch belasteten Bimaterialien: ein Beitrag zur Grenzflächenmechanik
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1994
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| adam_text | Titel: Zur dynamischen Ausbreitung gerader und gekrümmter Grenzflächenrisse in thermomechanisch belastete
Autor: Noe, Alfons
Jahr: 1994
INHALTSVERZEICHNIS
1 Einführung 1
2 Thermoelastodynamische Grundlagen der Grenzflächenmechanik 8
2.1 Kinematik der Ausbreitung gekrümmter Grenzflächenrisse 8
2.2 Thermoelastodynamische Grenzflächenrißmodellierung 12
2.2.1 Lösungsmethode 12
2.2.2 Wärmedehnungsversetzungen in Grenzflächen bei 15
schneller Rißausbreitung
2.2.3 Das quasistationäre elastische Grenzflächenrißproblem 19
2.3 Beschreibung elastodynamischer Probleme mit der Methode von Stroh 22
2.4 Elastisch-isotropes Materialverhalten 25
2.5 Vektorielle Hilbert-Probleme 30
3 Dynamische Ausbreitung gerader Grenzflächenrisse in 35
thermomechanisch belasteten Bimaterialien
3.1 Spannungs- und Verschiebungsfelder für gerade Grenzflächen 35
3.1.1 Das Rand- und Übergangswertproblem zur 35
Bestimmung der Potentialvektoren
3.1.2 Die Koppelmatrix H 38
3.1.3 Charakteristische Wellengeschwindigkeiten 40
3.1.4 Elastodynamische Parameter für ungerissene 43
und gerissene Grenzflächen
3.2 Vektorielles Hilbert-Problem zur Bestimmung der Potentialvektoren 58
3.2.1 Lösungsstrategie 58
3.2.2 Mechanisch belastete Rißflanken (p-Problem) 60
3.2.3 Wärmedehnungsversetzung im Ligament (q-Problem) 66
3.2.4 Orthogonalitätsrelationen 69
3.2.5 Das Nahfeldproblem (n-Problem) 71
3.2.6 Die Ganzfeld-Potentialvektoren fp und fq sowie f„ 72
3.3 Bruchmechanische Parameter für rißgeschädigte Grenzflächen 76
3.3.1 Der Spannungsintensitätsvektor - die Spannungsintensitätsfaktoren 76
3.3.1.1 Die Spannungsintensitätsfaktoren und 76
die Bimaterialkonstante
3.3.1.2 Definition und Berechnung von 79
Spannungsintensitätsvektoren
3.3.1.3 Längenskalierung und Eigenschaften 88
des Spannungsintensitätsvektors
3.3.2 Der Rißöffnungsvektor 93
3.3.3 Mixed-Mode Energiefreisetzungsraten für Grenzflächenrisse 97
3.3.3.1 Die Gesamtenergiefreisetzungsrate G 97
3.3.3.2 Die Energiefreisetzungsraten G! und Gn 101
4 Dynamische Ausbreitung gekrümmter Grenzflächenrisse 107
in thermomechanisch belasteten Bimaterialien
4.1 Spannungs-und Verschiebungsfelder für gekrümmte Grenzflächen 107
4.2 Vektorielles Hilbert-Problem zur Bestimmung der Potentialvektoren 113
4.2.1 Formulierung des modifizierten Rand-und Übergangswertproblems 113
4.2.2 Mechanisch belastete Rißflanken (p-Problem) 115
4.2.3 Wärmedehnungsversetzung im Ligament (q-Problem) 122
4.2.4 Elastodynamische Grenzflächenparameter und Singularitäten 126
4.2.5 Orthogonalitätsrelationen 131
4.2.6 Das Nahfeldproblem (n-Problem) 134
4.2.7 Die Ganzfeld-Potentialvektoren fQp und fQq sowie fn„ 135
4.3 Bruchmechanische Parameter 139
4.3.1 Der Spannungsintensitätsvektor 139
4.3.1.1 Definition und Berechnung 139
4.3.1.2 Diskussion und Parameterstudien 145
4.3.2 Der Rißöffnungsvektor 165
5 Analyse der Ausbreitung von Grenzflächenrissen mit der 168
schattenoptischen Kaustikenmethode
5.1 Grundlagen der Kaustikenmethode 168
5.2 Kaustiken bei schneller Ausbreitung von Grenzflächenrissen 171
5.3 Meßwertalgorithmen zur Bestimmung der Spannungsintensitätsfaktoren 178
5.3.1 Anforderungen an Meßverfahren 178
5.3.2 Impliziter Meßwertalgorithmus bei bekannter Rißspitzenposition 179
5.3.3 Impliziter Meßwertalgorithmus bei unbekannter Rißspitzenposition 183
5.3.4 Expliziter Meßwertalgorithmus bei unbekannter Rißspitzenposition 187
6 Zusammenfassung 192
7 Literaturverzeichnis 196
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