Thermoschock- und thermisches Ermüdungsverhalten von keramischen Werkstoffen unter bruchmechanischen Aspekten:
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| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1994
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| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschrittberichte VDI / 18]
160 |
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| adam_text | Titel: Thermoschock- und thermisches Ermüdungsverhalten von keramischen Werkstoffen unter bruchmechanische
Autor: Magerl, Franz
Jahr: 1994
V Inhaltsverzeichnis Symbolverzeichnis VIII 1. Zusammenfassung 1 2. Einleitung und Problemstellung 5 3. Grundlagen 8 3.1 Wärmespannungen 8 3.1.1 Ursachen für Wärmespannungen 8 3.1.2 Grundgesetze der Wärmeleitung 9 3.1.3 Grundgleichungen der Thermoelastizität 11 3.2 Festigkeitsverhalten von keramischen Werkstoffen 13 3.3 Bruchmechanik 15 3.3.1 Grundlagen der linear-elastischen Bruchmechanik 15 3.3.2 Kerbbruchmechanik 19 3.3.3 Methoden zur Ermittlung von Spannungsintensitätsfaktoren 21 4. Bruchmechanische Kriterien zur Rißausbreitung 25 4.1 Rißinitiierung 25 4.2 R-Kurvenverhalten 26 4.2.1 Rißablenkung 26 4.2.2 Prozeßzone vor der Rißspitze 27 4.2.2.1 Mikrorißbildung 27 4.2.2.2 Umwandlungsverstärkung 28 4.2.3 Abschirmeffekte im Rißpfad 29 4.2.3.1 Metallische Einlagerung 29 4.2.3.2 Faserverstärkung 30 4.2.3.3 Whiskerverstärkung 30 4.2.3.4 Reibungseffekte und Verhakung 31 4.2.3.5 Ligamentbrücken 31 4.3 Stabile Rißausbreitung 32 4.4 Instabile Rißausbreitung 33 4.5 Rißdynamik 33
38 40 40 50 53 56 56 58 59 61 66 66 68 72 74 74 75 77 78 80 80 83 85 85 87 90 94 94 95 96 VI 4.6 Rißstopp 4.7 Unterkritische Rißausbreitung 4.7.1 Unterkritische Rißausbreitung unter statischer Belastung 4.7.2 Unterkritische Rißausbreitung unter zyklischer Belastung 4.7.2.1 Ermüdungsmechanismen unter zyklischer Belastung Thermoschock- und Thermoermüdungsexperimente 5.1 Metallische Werkstoffe 5.2 Keramische Werkstoffe und Glas 5.2.1 Aufheizthermoschock 5.2.2 Abkühlthermoschock Beurteilungskriterien zum Thermoschockverhalten von keramischen Werkstoffen 6.1 Schädigungsparameter 6.2 Schadenstoleranzparameter 6.3 Statistische Analyse Experimenteller Aufbau und Versuchsdurchfuhrung 7.1 Thermoschockapparatur 7.2 Rißlängenbestimmung 7.3 Temperaturmessung 7.4 Meßwerterfassung und Steuerung 7.5 Probenpräparation 7.6 Kerb- und Anrißerzeugung 7.7 Untersuchte Materialien Ergebnisse 8.1 Instationäre und stationäre Temperaturfelder 8.2 Wärmespannungsberechnung 8.3 Spannungsintensitätsfaktorberechnung nach der Superpositionsmethode 8.4 Werkstoffkennwerte 8.4.1 Elastizitätsmodul 8.4.2 Wärmeausdehnungskoeffizient 8.4.3 Temperaturleitfähigkeit
vn 8.5 Rißausbreitung 96 8.5.1 Instabile Rißausbreitung und Rißstopp 97 8.5.2 Stabile Rißausbreitung 98 8.5.3 Rißwiderstandskurve 99 8.5.4 Unterkritische Rißausbreitung unter statischer Belastung 100 8.5.5 Unterkritische Rißausbreitung unter zyklischer Belastung 103 Diskussion 105 9.1 Versuchsführung 105 9.2 Anrißerzeugung 105 9.3 Rißausbreitungsverhalten 106 9.3.1 Rißinitiierung 106 9.3.2 Instabile Rißausbreitung und Rißstopp 107 9.3.3 Stabile Rißausbreitung 108 9.3.4 Stabiles Rißwachstum unter Berücksichtigung 110 des R-Kurven-Verhaltens 9.4 Korrelation der bruchmechanischen Ergebnisse zum Wasserabschreckversuch 112 9.5 Kritik zur Theorie zum Thermoschockverhalten von keramischen Werkstoffen 113 9.6 Ermüdung 114 9.6.1 Statische Ermüdung 114 9.6.2 Zyklische Ermüdung 119 9.7 Abschließende Bemerkungen 123 10. Literaturverzeichnis 126 11. Abbildungen 145
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