Numerische Beanspruchungsanalyse von Rissen: finite Elemente in der Bruchmechanik
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Vieweg + Teubner
2008
|
| Ausgabe: | 1. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Studium : Mechanik
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Beschreibung für Leser Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XI, 445 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3835100971 9783835100978 |
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| adam_text | MEINHARD KUNA NUMERISCHE BEANSPRUCHUNGSANALYSE VON RISSEN FINITE
ELEMENTE IN DER BRUCHMECHANIK MIT 276 ABBILDUNGEN UND ZAHLREICHEN
BEISPIELEN STUDIUM VIEWEG+ TEUBNER INHALTSVERZEICHNIS GLOSSAR 1 1
EINLEITUNG 7 1.1 BRUCHVORGAENGE IN NATUR UND TECHNIK 7 1.2 DIE
BRUCHMECHANIK 11 1.3 BERECHNUNGSMETHODEN FUER RISSE 15 2 EINTEILUNG DER
BRUCHVORGAENGE 17 2.1 MAKROSKOPISCHE ERSCHEINUNGSFORMEN DES BRUCHS 17 2.2
MIKROSKOPISCHE ERSCHEINUNGSFORMEN DES BRUCHS 21 2.3 KLASSIFIKATION DER
BRUCHVORGAENGE 22 3 GRUNDLAGEN DER BRUCHMECHANIK 25 3.1 MODELLANNAHMEN 25
3.2 LINEAR-ELASTISCHE BRUCHMECHANIK 27 3.2.1 ZWEIDIMENSIONALE
RISSPROBLEME 27 3.2.2 EIGENFUNKTIONEN DES RISSPROBLEMS 34 3.2.3
DREIDIMENSIONALE RISSPROBLEME 39 3.2.4 SPANNUNGSINTENSITAETSFAKTOREN *
AE-KONZEPT 42 3.2.5 ENERGIEBILANZ BEI RISSAUSBREITUNG 46 3.2.6 DAS
J-INTEGRAL 54 3.2.7 RISSE IN ANISOTROPEN ELASTISCHEN KOERPERN 58 3.2.8
GRENZFLAECHENRISSE 61 3.2.9 RISSE IN PLATTEN UND SCHALEN 65 3.2.10
BRUCHMECHANISCHE GEWICHTSFUNKTIONEN 68 3.2.11 THERMISCHE UND ELEKTRISCHE
FELDER 79 3.3 ELASTISCH-PLASTISCHE BRUCHMECHANIK 83 3.3.1 EINFUEHRUNG 83
3.3.2 KLEINE PLASTISCHE ZONEN AM RISS 84 3.3.3 DAS DUGDALE-MODELL 88
3.3.4 RISSOEFFNUNGSVERSCHIEBUNG CTOD 90 3.3.5 FAILURE ASSESSMENT DIAGRAMM
FAD 92 3.3.6 RISSSPITZENFELDER 94 3.3.7 DAS J-INTEGRAL-KONZEPT 104 3.3.8
DUKTILE RISSAUSBREITUNG 109 3.4 ERMUEDUNGSRISSWACHSTUM 117 3.4.1
BELASTUNG MIT KONSTANTER AMPLITUDE 117 3.4.2 BEANSPRUCHUNGSSITUATIONEN
AN DER RISSSPITZE 121 3.4.3 BELASTUNG MIT VARIABLER AMPLITUDE 124
TECHNISCHE UNIVERSITAET DARMSTADT FACHGEBIET KONSTRUKTIVER LEICHTBAU UND
BAUWELSEN PROF. DR.-ING. HELMUT SCHUERMANN * O _ R F INHALTSVERZEICHNIS
IX 5.3.3 3D RISSSPITZENELEMENTE NACH DEM HYBRIDEN SPANNUNGSMODELL 211
5.4 DIE METHODE DER GLOBALEN ENERGIEFREISETZUNGSRATE 217 5.4.1 UMSETZUNG
IM RAHMEN DER FEM 217 5.4.2 DIE METHODE DER VIRTUELLEN RISSAUSBREITUNG
218 5.5 DIE METHODE DES RISSSCHLIESSINTEGRALS 220 5.5.1 GRUNDGLEICHUNGEN
DER LOKALEN ENERGIEMETHODE 220 5.5.2 NUMERISCHE REALISIERUNG MIT FEM 2D
222 5.5.3 NUMERISCHE REALISIERUNG MIT FEM 3D 227 5.5.4 BERUECKSICHTIGUNG
VON RISSUFER-, VOLUMEN- UND THERMISCHEN BELASTUNGEN 232 5.6
FEM-BERECHNUNG DES J-LINIENINTEGRALS 234 5.7 FEM-BERECHNUNG
BRUCHMECHANISCHER GEWICHTSFUNKTIONEN 236 5.7.1 EINFACHE ERMITTLUNG MIT
EINHEITSKRAEFTEN 236 5.7.2 BESTIMMUNG PARAMETRISIERTER EINNUSSFUNKTIONEN
238 5.7.3 BERECHNUNG AUS DER VERSCHIEBUNGSABLEITUNG 240 5.7.4 ANWENDUNG
DER J-VCE-TECHNIK 243 5.7.5 BERECHNUNG MIT DER BUECKNER-SINGULARITAET 244
5.8 BEISPIELE 245 5.8.1 SCHEIBE MIT INNENRISS UNTER ZUG 245 5.8.2
HALBELLIPTISCHER OBERFLAECHENRISS UNTER ZUG 249 6 NUMERISCHE BERECHNUNG
VERALLGEMEINERTER ENERGIEBILANZINTEGRALE 253 6.1 VERALLGEMEINERTE
ENERGIEBILANZINTEGRALE 253 6.2 ERWEITERUNG AUF ALLGEMEINERE BELASTUNGEN
257 6.2.1 VORAUSSETZUNGEN DER WEGUNABHAENGIGKEIT 257 6.2.2 RISSUFER-,
VOLUMEN- UND THERMISCHE LASTEN 257 6.3 DREIDIMENSIONALE VERSIONEN 260
6.3.1 DAS 3D-SCHEIBENINTEGRAL 260 6.3.2 VIRTUELLE RISSAUSBREITUNG 3D 262
6.4 NUMERISCHE BERECHNUNG ALS AEQUIVALENTES GEBIETSINTEGRAL 264 6.4.1
UMWANDLUNG IN EIN AEQUIVALENTES GEBIETSINTEGRAL 2D 264 6.4.2 UMWANDLUNG
IN EIN AEQUIVALENTES GEBIETSINTEGRAL 3D 267 6.4.3 NUMERISCHE REALISIERUNG
268 6.5 BERUECKSICHTIGUNG DYNAMISCHER VORGAENGE 270 6.6 ERWEITERUNG AUF
INHOMOGENE STRUKTUREN 272 6.7 BEHANDLUNG VON MIXED-MODE-RISSPROBLEMEN .
273 6.7.1 AUFSPALTUNG IN RISSOEFFHUNGSARTEN I UND II 273 6.7.2
INTERACTION-INTEGRAL-TECHNIK 276 6.8 BERECHNUNG DER T-SPANNUNGEN 279 6.9
BEISPIELE 282 6.9.1 INNENRISS UNTER RISSUFERBELASTUNG 282 6.9.2
KANTENRISS UNTER THERMOSCHOCK 283 6.9.3 DYNAMISCH BELASTETER INNENRISS
286 6.9.4 RISS IM GRADIENTENWERKSTOFF : 288 6.10 ZUSAMMENFASSENDE
BEWERTUNG 289 TECHNISCHE UNIVERSITAET DARMSTADT FACHGEBIET KONSTRUKTIVER
LEICHTBAU UND PROF. DR.-ING. HELMUT SCHUERMANN RA0H7 NOI-MO+N/4*
DOTON-ONRIKND/, YIN INHALTSVERZEICHNIS 3.4.4 BRUCHKRITERIEN BEI
MIXED-MODE-BEANSPRUCHUNG 127 3.4.5 ERMUEDUNGSRISSAUSBREITUNG BEI
MIXED-MODE-BEANSPRUCHUNG 131 3.4.6 VORHERSAGE DES RISSPFADES UND SEINER
STABILITAET 133 3.5 DYNAMISCHE BRUCHVORGAENGE 135 3.5.1 EINFUEHRUNG 135
3.5.2 ELASTODYNAMISCHE GRUNDGLEICHUNGEN 136 3.5.3 STATIONAERE RISSE BEI
DYNAMISCHER BELASTUNG 137 3.5.4 DYNAMISCHE RISSAUSBREITUNG 139 3.5.5
ENERGIEBILANZ UND J-INTEGRALE , 144 3.5.6 BRUCHKRITERIEN 146 * 1 1 . .
4 METHODE DER FINITEN ELEMENTE 149 4.1 RAEUMLICHE UND ZEITLICHE
DISKRETISIERUNG DER RANDWERTAUFGABE . 149 4.2 ENERGIEPRINZIPIEN DER
KONTINUUMSMECHANIK . . .....,.-...;. .-. : . ., 152 4.2.1 VARIATION DER
VERSCHIEBUNGSGROESSEN .......... 152 4.2.2 VARIATION DER KRAFTGROESSEN ....
. 155 4.2.3 GEMISCHTE UND HYBRIDE VARIATIONSPRINZIPIEN ..-.. . . 156
4.2.4 PRINZIP VON HAMILTON 161 4.3 GRUNDGLEICHUNGEN DER FEM .;.*;-.: ;
:*-. . 162 4.3.1 AUFBAU DER STEIFIGKEITSBEZIEHUNGEN FUER EIN ELEMENT. 162
4.3.2 ASSEMBLIERUNG UND LOESUNG DES GESAMTSYSTEMS .*.,-.. 164 4.4
NUMERISCHE REALISIERUNG DER FEM . 166 4.4.1 WAHL DER
VERSCHIEBUNGSANSAETZE .. . . . . 166 4.4.2 ISOPARAMETRISCHE
ELEMENTFAMILIE .... . 167 4.4.3 NUMERISCHE INTEGRATION DER
ELEMENTMATRIZEN 170 4.4.4 NUMERISCHE INTERPOLATION DER ERGEBNISSE 172
4.5 FEM FUER NICHTLINEARE RANDWERTAUFGABEN 175 4.5.1 GRUNDGLEICHUNGEN 175
4.5.2 MATERIELLE NICHTLINEARITAETEN 178 4.5.3 GEOMETRISCHE
NICHTLINEARITAETEN .: 181 4.6 EXPLIZITE FEM FUER DYNAMISCHE PROBLEME :* :
184 4.7 ARBEITSSCHRITTE BEI DER FEM-ANALYSE . 186 4.7.1 PRE-PROZESSOR :
;*.. 186 4.7.2 FEM-PROZESSOR 186 4.7.3 POST-PROZESSOR 186 5
FEM-TECHNIKEN ZUR RISSANALYSE IN LINEAR-ELASTISCHEN STRUKTUREN 187 5.1
AUSWERTUNG DER NUMERISCHEN LOESUNG AN DER RISSSPITZE 187 5.2 SPEZIELLE
FINITE ELEMENTE AN DER RISSSPITZE 191 5.2.1 ENTWICKLUNG VON
RISSSPITZENELEMENTEN 191 5.2.2 MODIFIZIERTE ISOPARAMETRISCHE
VERSCHIEBUNGSELEMENTE 192 5.2.3 BERECHNUNG DER INTENSITAETSFAKTOREN AUS
VIERTELPUNKTELEMENTEN 201 5.3 HYBRIDE RISSSPITZENELEMENTE 205 5.3.1
ENTWICKLUNG HYBRIDER RISSSPITZENELEMENTE 205 5.3.2 2D
RISSSPITZENELEMENTE NACH DEM GEMISCHTEN HYBRIDEN MODELL 207 TECHNISCHE
UNIVERSITAET DARMSTADT FACHGEBIET KOENST*.* ,..;U UNS) §§YW§!§8F? PROF.
DR.-ING. HEIIN, S. **. ;I. |CMN 64287 DARMSTEUEI, R&MR§§N§TM&§ FFL X
INHALTSVERZEICHNIS 7 FEM-TECHNIKEN ZUR RISSANALYSE IN
ELASTISCH-PLASTISCHEN STRUKTUREN 291 7.1 ELASTISCH-PLASTISCHE
RISSSPITZENELEMENTE 291 7.2 AUSWERTUNG DER RISSOEFFNUNGSVERSCHIEBUNGEN
293 7.3 BERECHNUNG DES J-INTEGRALS UND SEINE BEDEUTUNG : . ... 295 7.3.1
ELASTISCH-PLASTISCHE ERWEITERUNGEN VON J . . ...:.....:..; . . : 295
7.3.2 ANWENDUNG AUF RUHENDE RISSE .-.. .:**.: *** 300 7.3.3 ANWENDUNG
AUF BEWEGTE RISSE ,..,.** ..-.-.. . * 301 7.4 BEISPIELE .:. .;..,..:..
.-...., 303 7.4.1 KOMPAKT-ZUG-PROBE . ... : . ; .-.; .;,..,.;... . . .
303 7.4.2 PLATTENZUGVERSUCHE MIT OBERFLAECHENRISS . . *.
.._...,.,.;.....,... ... 307 8 NUMERISCHE SIMULATION DES RISSWACHSTUMS
.,,.,..., **-,-: 3 1 1 8.1 TECHNIK DER KNOTENTRENNUNG .,. .,..., ; .. ;
., * :I * **..;. 311 8.2 TECHNIKEN DER ELEMENTMODIFIKATION
!...... ...... 313 8.2.1 ELEMENTTEILUNG -.._. . .,.,.. * .* * . . . . .
. . 313 8.2.2 ELEMENTAUSFALL ... . 314 8.2.3 ANPASSUNG DER
ELEMENTSTEIFIGKEIT . . .. ... 315 8.3 MITBEWEGTE RISSSPITZENELEMENTE
316 8.4 ADAPTIVE VERNETZUNGSSTRATEGIEN * * * * * 3!9 8.4.1
FEHLERGESTEUERTE ADAPTIVE VERNETZUNG . . . . ; . . . . ! 319 8.4.2
SIMULATION DER RISSAUSBREITUNG 319 8.5 KOHAESIVZONENMODELLE 321 8.5.1
WERKSTOFFMECHANISCHE GRUNDLAGEN ., . V .. : . 321 8.5.2 NUMERISCHE
UMSETZUNG 326 8.6 SCHAEDIGUNGSMECHANISCHE MODELLE 329 8.7 BEISPIELE FUER
ERMUEDUNGSRISSWACHSTUM . 331 8.7.1 QUERKRAFTBIEGEPROBE 331 8.7.2
ICE-RADREIFENBRUCH 333 8.8 BEISPIELE FUER DUKTILES RISSWACHSTUM 335 8.8.1
KOHAESIVZONENMODELL FUER DIE CT-PROBE . .. . .. 335 8.8.2
SCHAEDIGUNGSMECHANIK FUER DIE SENB-PROBE 338 9 ANWENDUNGSBEISPIELE ; 343
9.1 LEBENSDAUERBEWERTUNG EINES EISENBAHNRADES BEI ERMUEDUNGSRISSWACHSTUM
. 343 9.1.1 BRUCHMECHANISCHE UND KONVENTIONELLE KENNWERTE VON ADI 343
9.1.2 FINITE-ELEMENTE-BERECHNUNGEN DES RADES ; .** . 344 9.1.3
FESTLEGUNG DER RISSPOSTULATE 347 9.1.4 BRUCHMECHANISCHE ANALYSE 348 9.2
SPROEDBRUCHBEWERTUNG EINES BEHAELTERS UNTER STOSSBELASTUNG 354 9.2.1
FEM-MODELL DES FALLVERSUCHES 355 9.2.2 BRUCHMECHANISCHE ERGEBNISSE DER
SIMULATION 356 9.2.3 ANWENDUNG DER SUBMODELLTECHNIK 357 9.3
ZAEHBRUCHBEWERTUNG VON SCHWEISSVERBINDUNGEN IN GASROHRLEITUNGEN 359 9.3.1
EINLEITUNG 359 9.3.2 BRUCHMECHANISCHES BEWERTUNGSKONZEPT FAD 35G
TECHNISCHE UNIV^T.KT DARMSTADT FACHGEBIET KONF UE UND BAUWELSEN PROF.
DR.-ING. HELRIR. ...UVUIN 64287 DARMSTADT, PETERSENSTRASSE 30
INHALTSVERZEICHNIS XI 9.3.3 BAUTEILVERSUCH AN EINER ROHRLEITUNG MIT
SCHWEISSNAHTRISSEN 363 9.3.4 FEM-ANALYSE DES BAUTEILVERSUCHS 367 ANHANG
371 A GRUNDLAGEN DER FESTIGKEITSLEHRE 373 A.I MATHEMATISCHE DARSTELLUNG
UND NOTATION 373 A.2 VERFORMUNGSZUSTAND 374 A.2.1 KINEMATIK DER
VERFORMUNGEN 374 A.2.2 DEFORMATIONSGRADIENT UND VERZERRUNGSTENSOREN 375
A.2.3 DEFORMATIONSGESCHWINDIGKEITEN 378 A.2.4 LINEARISIERUNG FUER KLEINE
DEFORMATIONEN 379 A.3 SPANNUNGSZUSTAND . 382 A.3.1 SPANNUNGSVEKTOR UND
SPANNUNGSTENSOR 382 A.3.2 SPANNUNGEN IN DER AUSGANGSKONFIGURATION 385
A.3.3 HAUPTACHSENTRANSFORMATION 387 A.3.4 GLEICHGEWICHTSBEDINGUNGEN 389
A.4 MATERIALGESETZE 391 A.4.1 ELASTISCHE MATERIALGESETZE 391 A.4.2
ELASTISCH-PLASTISCHE MATERIALGESETZE 397 A.5 RANDWERTAUFGABEN DER
FESTIGKEITSLEHRE 410 A.5.1 DEFINITION DER RANDWERTAUFGABE 410 A.5.2
EBENE RANDWERTAUFGABEN 412 A.5.3 METHODE DER KOMPLEXEN
SPANNUNGSFUNKTIONEN 415 A.5.4 DER NICHTEBENE SCHUBSPANNUNGSZUSTAND 417
A.5.5 PLATTEN 418 LITERATURVERZEICHNIS 421 STICHWORTVERZEICHNIS 441
TECHNISCHE UNIVERSITAET DARMSTADT FAEHPBLET KONSTRUKTIVER LEICHTBAU UND
BAUWELSEN PREF, BIVLNG. HELMUT SCHUERMANN 54287 DARMSTADT,
PETERSENSTRASSE 30
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| adam_txt |
MEINHARD KUNA NUMERISCHE BEANSPRUCHUNGSANALYSE VON RISSEN FINITE
ELEMENTE IN DER BRUCHMECHANIK MIT 276 ABBILDUNGEN UND ZAHLREICHEN
BEISPIELEN STUDIUM VIEWEG+ TEUBNER INHALTSVERZEICHNIS GLOSSAR 1 1
EINLEITUNG 7 1.1 BRUCHVORGAENGE IN NATUR UND TECHNIK 7 1.2 DIE
BRUCHMECHANIK 11 1.3 BERECHNUNGSMETHODEN FUER RISSE 15 2 EINTEILUNG DER
BRUCHVORGAENGE 17 2.1 MAKROSKOPISCHE ERSCHEINUNGSFORMEN DES BRUCHS 17 2.2
MIKROSKOPISCHE ERSCHEINUNGSFORMEN DES BRUCHS 21 2.3 KLASSIFIKATION DER
BRUCHVORGAENGE 22 3 GRUNDLAGEN DER BRUCHMECHANIK 25 3.1 MODELLANNAHMEN 25
3.2 LINEAR-ELASTISCHE BRUCHMECHANIK 27 3.2.1 ZWEIDIMENSIONALE
RISSPROBLEME 27 3.2.2 EIGENFUNKTIONEN DES RISSPROBLEMS 34 3.2.3
DREIDIMENSIONALE RISSPROBLEME 39 3.2.4 SPANNUNGSINTENSITAETSFAKTOREN *
AE-KONZEPT 42 3.2.5 ENERGIEBILANZ BEI RISSAUSBREITUNG 46 3.2.6 DAS
J-INTEGRAL 54 3.2.7 RISSE IN ANISOTROPEN ELASTISCHEN KOERPERN 58 3.2.8
GRENZFLAECHENRISSE 61 3.2.9 RISSE IN PLATTEN UND SCHALEN 65 3.2.10
BRUCHMECHANISCHE GEWICHTSFUNKTIONEN 68 3.2.11 THERMISCHE UND ELEKTRISCHE
FELDER 79 3.3 ELASTISCH-PLASTISCHE BRUCHMECHANIK 83 3.3.1 EINFUEHRUNG 83
3.3.2 KLEINE PLASTISCHE ZONEN AM RISS 84 3.3.3 DAS DUGDALE-MODELL 88
3.3.4 RISSOEFFNUNGSVERSCHIEBUNG CTOD 90 3.3.5 FAILURE ASSESSMENT DIAGRAMM
FAD 92 3.3.6 RISSSPITZENFELDER 94 3.3.7 DAS J-INTEGRAL-KONZEPT 104 3.3.8
DUKTILE RISSAUSBREITUNG 109 3.4 ERMUEDUNGSRISSWACHSTUM 117 3.4.1
BELASTUNG MIT KONSTANTER AMPLITUDE 117 3.4.2 BEANSPRUCHUNGSSITUATIONEN
AN DER RISSSPITZE 121 3.4.3 BELASTUNG MIT VARIABLER AMPLITUDE 124
TECHNISCHE UNIVERSITAET DARMSTADT FACHGEBIET KONSTRUKTIVER LEICHTBAU UND
BAUWELSEN PROF. DR.-ING. HELMUT SCHUERMANN * O _ R\F\ INHALTSVERZEICHNIS
IX 5.3.3 3D RISSSPITZENELEMENTE NACH DEM HYBRIDEN SPANNUNGSMODELL 211
5.4 DIE METHODE DER GLOBALEN ENERGIEFREISETZUNGSRATE 217 5.4.1 UMSETZUNG
IM RAHMEN DER FEM 217 5.4.2 DIE METHODE DER VIRTUELLEN RISSAUSBREITUNG
218 5.5 DIE METHODE DES RISSSCHLIESSINTEGRALS 220 5.5.1 GRUNDGLEICHUNGEN
DER LOKALEN ENERGIEMETHODE 220 5.5.2 NUMERISCHE REALISIERUNG MIT FEM 2D
222 5.5.3 NUMERISCHE REALISIERUNG MIT FEM 3D 227 5.5.4 BERUECKSICHTIGUNG
VON RISSUFER-, VOLUMEN- UND THERMISCHEN BELASTUNGEN 232 5.6
FEM-BERECHNUNG DES J-LINIENINTEGRALS 234 5.7 FEM-BERECHNUNG
BRUCHMECHANISCHER GEWICHTSFUNKTIONEN 236 5.7.1 EINFACHE ERMITTLUNG MIT
EINHEITSKRAEFTEN 236 5.7.2 BESTIMMUNG PARAMETRISIERTER EINNUSSFUNKTIONEN
238 5.7.3 BERECHNUNG AUS DER VERSCHIEBUNGSABLEITUNG 240 5.7.4 ANWENDUNG
DER J-VCE-TECHNIK 243 5.7.5 BERECHNUNG MIT DER BUECKNER-SINGULARITAET 244
5.8 BEISPIELE 245 5.8.1 SCHEIBE MIT INNENRISS UNTER ZUG 245 5.8.2
HALBELLIPTISCHER OBERFLAECHENRISS UNTER ZUG 249 6 NUMERISCHE BERECHNUNG
VERALLGEMEINERTER ENERGIEBILANZINTEGRALE 253 6.1 VERALLGEMEINERTE
ENERGIEBILANZINTEGRALE 253 6.2 ERWEITERUNG AUF ALLGEMEINERE BELASTUNGEN
257 6.2.1 VORAUSSETZUNGEN DER WEGUNABHAENGIGKEIT 257 6.2.2 RISSUFER-,
VOLUMEN- UND THERMISCHE LASTEN 257 6.3 DREIDIMENSIONALE VERSIONEN 260
6.3.1 DAS 3D-SCHEIBENINTEGRAL 260 6.3.2 VIRTUELLE RISSAUSBREITUNG 3D 262
6.4 NUMERISCHE BERECHNUNG ALS AEQUIVALENTES GEBIETSINTEGRAL 264 6.4.1
UMWANDLUNG IN EIN AEQUIVALENTES GEBIETSINTEGRAL 2D 264 6.4.2 UMWANDLUNG
IN EIN AEQUIVALENTES GEBIETSINTEGRAL 3D 267 6.4.3 NUMERISCHE REALISIERUNG
268 6.5 BERUECKSICHTIGUNG DYNAMISCHER VORGAENGE 270 6.6 ERWEITERUNG AUF
INHOMOGENE STRUKTUREN 272 6.7 BEHANDLUNG VON MIXED-MODE-RISSPROBLEMEN .
273 6.7.1 AUFSPALTUNG IN RISSOEFFHUNGSARTEN I UND II 273 6.7.2
INTERACTION-INTEGRAL-TECHNIK 276 6.8 BERECHNUNG DER T-SPANNUNGEN 279 6.9
BEISPIELE 282 6.9.1 INNENRISS UNTER RISSUFERBELASTUNG 282 6.9.2
KANTENRISS UNTER THERMOSCHOCK 283 6.9.3 DYNAMISCH BELASTETER INNENRISS
286 6.9.4 RISS IM GRADIENTENWERKSTOFF : 288 6.10 ZUSAMMENFASSENDE
BEWERTUNG 289 TECHNISCHE UNIVERSITAET DARMSTADT FACHGEBIET KONSTRUKTIVER
LEICHTBAU UND PROF. DR.-ING. HELMUT SCHUERMANN RA0H7 NOI-MO+N/4*
DOTON-ONRIKND/, YIN INHALTSVERZEICHNIS 3.4.4 BRUCHKRITERIEN BEI
MIXED-MODE-BEANSPRUCHUNG 127 3.4.5 ERMUEDUNGSRISSAUSBREITUNG BEI
MIXED-MODE-BEANSPRUCHUNG 131 3.4.6 VORHERSAGE DES RISSPFADES UND SEINER
STABILITAET 133 3.5 DYNAMISCHE BRUCHVORGAENGE 135 3.5.1 EINFUEHRUNG 135
3.5.2 ELASTODYNAMISCHE GRUNDGLEICHUNGEN 136 3.5.3 STATIONAERE RISSE BEI
DYNAMISCHER BELASTUNG 137 3.5.4 DYNAMISCHE RISSAUSBREITUNG 139 3.5.5
ENERGIEBILANZ UND J-INTEGRALE , 144 3.5.6 BRUCHKRITERIEN 146 * 1 1 . .
' 4 METHODE DER FINITEN ELEMENTE 149 4.1 RAEUMLICHE UND ZEITLICHE
DISKRETISIERUNG DER RANDWERTAUFGABE '. 149 4.2 ENERGIEPRINZIPIEN DER
KONTINUUMSMECHANIK . . .,.-.;. .-. : . ., 152 4.2.1 VARIATION DER
VERSCHIEBUNGSGROESSEN . 152 4.2.2 VARIATION DER KRAFTGROESSEN .
. 155 4.2.3 GEMISCHTE UND HYBRIDE VARIATIONSPRINZIPIEN .-. . . 156
4.2.4 PRINZIP VON HAMILTON 161 4.3 GRUNDGLEICHUNGEN DER FEM .;.*;-.:";
:*-.'. 162 4.3.1 AUFBAU DER STEIFIGKEITSBEZIEHUNGEN FUER EIN ELEMENT. 162
4.3.2 ASSEMBLIERUNG UND LOESUNG DES GESAMTSYSTEMS .*.,-. 164 4.4
NUMERISCHE REALISIERUNG DER FEM . 166 4.4.1 WAHL DER
VERSCHIEBUNGSANSAETZE . . . . . 166 4.4.2 ISOPARAMETRISCHE
ELEMENTFAMILIE . . 167 4.4.3 NUMERISCHE INTEGRATION DER
ELEMENTMATRIZEN 170 4.4.4 NUMERISCHE INTERPOLATION DER ERGEBNISSE 172
4.5 FEM FUER NICHTLINEARE RANDWERTAUFGABEN 175 4.5.1 GRUNDGLEICHUNGEN 175
4.5.2 MATERIELLE NICHTLINEARITAETEN 178 4.5.3 GEOMETRISCHE
NICHTLINEARITAETEN .: 181 4.6 EXPLIZITE FEM FUER DYNAMISCHE PROBLEME :* :
184 4.7 ARBEITSSCHRITTE BEI DER FEM-ANALYSE .' 186 4.7.1 PRE-PROZESSOR :
;*. 186 4.7.2 FEM-PROZESSOR 186 4.7.3 POST-PROZESSOR 186 5
FEM-TECHNIKEN ZUR RISSANALYSE IN LINEAR-ELASTISCHEN STRUKTUREN 187 5.1
AUSWERTUNG DER NUMERISCHEN LOESUNG AN DER RISSSPITZE 187 5.2 SPEZIELLE
FINITE ELEMENTE AN DER RISSSPITZE 191 5.2.1 ENTWICKLUNG VON
RISSSPITZENELEMENTEN 191 5.2.2 MODIFIZIERTE ISOPARAMETRISCHE
VERSCHIEBUNGSELEMENTE 192 5.2.3 BERECHNUNG DER INTENSITAETSFAKTOREN AUS
VIERTELPUNKTELEMENTEN 201 5.3 HYBRIDE RISSSPITZENELEMENTE 205 5.3.1
ENTWICKLUNG HYBRIDER RISSSPITZENELEMENTE 205 5.3.2 2D
RISSSPITZENELEMENTE NACH DEM GEMISCHTEN HYBRIDEN MODELL 207 TECHNISCHE
UNIVERSITAET DARMSTADT FACHGEBIET KOENST*.* ,.;U UNS) §§YW§!§8F? PROF.
DR.-ING. HEIIN, S. **. ;I.'|CMN 64287 DARMSTEUEI, R&MR§§N§TM&§ FFL X
INHALTSVERZEICHNIS 7 FEM-TECHNIKEN ZUR RISSANALYSE IN
ELASTISCH-PLASTISCHEN STRUKTUREN 291 7.1 ELASTISCH-PLASTISCHE
RISSSPITZENELEMENTE 291 7.2 AUSWERTUNG DER RISSOEFFNUNGSVERSCHIEBUNGEN
293 7.3 BERECHNUNG DES J-INTEGRALS UND SEINE BEDEUTUNG : . . 295 7.3.1
ELASTISCH-PLASTISCHE ERWEITERUNGEN VON J . . .:.:.; . . : 295
7.3.2 ANWENDUNG AUF RUHENDE RISSE .-.'.:**.: *** 300 7.3.3 ANWENDUNG
AUF BEWEGTE RISSE ,.,.** .-.-. . * 301 7.4 BEISPIELE .:. .;.,.:.
.-., 303 7.4.1 KOMPAKT-ZUG-PROBE . . : . ; .-.; .;,.,.;. . . .
303 7.4.2 PLATTENZUGVERSUCHE MIT OBERFLAECHENRISS . . *.
._.,.,.;.,. . 307 8 NUMERISCHE SIMULATION DES RISSWACHSTUMS
.,,.,., **-,-: 3 1 1 8.1 TECHNIK DER KNOTENTRENNUNG .,. .,., ; . ;
., * :I * **.;. 311 8.2 TECHNIKEN DER ELEMENTMODIFIKATION
!.'. 313 8.2.1 ELEMENTTEILUNG -._. . .,.,."* .* * . . . . .
. . 313 8.2.2 ELEMENTAUSFALL . ." 314 8.2.3 ANPASSUNG DER
ELEMENTSTEIFIGKEIT ".'.". . 315 8.3 MITBEWEGTE RISSSPITZENELEMENTE
316 8.4 ADAPTIVE VERNETZUNGSSTRATEGIEN * * * * * 3!9 8.4.1
FEHLERGESTEUERTE ADAPTIVE VERNETZUNG . . . . ; . . . . ! 319 8.4.2
SIMULATION DER RISSAUSBREITUNG 319 8.5 KOHAESIVZONENMODELLE 321 8.5.1
WERKSTOFFMECHANISCHE GRUNDLAGEN ., . V . : . 321 8.5.2 NUMERISCHE
UMSETZUNG 326 8.6 SCHAEDIGUNGSMECHANISCHE MODELLE 329 8.7 BEISPIELE FUER
ERMUEDUNGSRISSWACHSTUM .' 331 8.7.1 QUERKRAFTBIEGEPROBE 331 8.7.2
ICE-RADREIFENBRUCH 333 8.8 BEISPIELE FUER DUKTILES RISSWACHSTUM 335 8.8.1
KOHAESIVZONENMODELL FUER DIE CT-PROBE . .'.'. 335 8.8.2
SCHAEDIGUNGSMECHANIK FUER DIE SENB-PROBE 338 9 ANWENDUNGSBEISPIELE ; 343
9.1 LEBENSDAUERBEWERTUNG EINES EISENBAHNRADES BEI ERMUEDUNGSRISSWACHSTUM
. 343 9.1.1 BRUCHMECHANISCHE UND KONVENTIONELLE KENNWERTE VON ADI 343
9.1.2 FINITE-ELEMENTE-BERECHNUNGEN DES RADES ; .**'. 344 9.1.3
FESTLEGUNG DER RISSPOSTULATE 347 9.1.4 BRUCHMECHANISCHE ANALYSE 348 9.2
SPROEDBRUCHBEWERTUNG EINES BEHAELTERS UNTER STOSSBELASTUNG 354 9.2.1
FEM-MODELL DES FALLVERSUCHES 355 9.2.2 BRUCHMECHANISCHE ERGEBNISSE DER
SIMULATION 356 9.2.3 ANWENDUNG DER SUBMODELLTECHNIK 357 9.3
ZAEHBRUCHBEWERTUNG VON SCHWEISSVERBINDUNGEN IN GASROHRLEITUNGEN 359 9.3.1
EINLEITUNG 359 9.3.2 BRUCHMECHANISCHES BEWERTUNGSKONZEPT FAD 35G
TECHNISCHE UNIV^T.KT DARMSTADT FACHGEBIET KONF UE UND BAUWELSEN PROF.
DR.-ING. HELRIR. .UVUIN 64287 DARMSTADT, PETERSENSTRASSE 30
INHALTSVERZEICHNIS XI 9.3.3 BAUTEILVERSUCH AN EINER ROHRLEITUNG MIT
SCHWEISSNAHTRISSEN 363 9.3.4 FEM-ANALYSE DES BAUTEILVERSUCHS 367 ANHANG
371 A GRUNDLAGEN DER FESTIGKEITSLEHRE 373 A.I MATHEMATISCHE DARSTELLUNG
UND NOTATION 373 A.2 VERFORMUNGSZUSTAND 374 A.2.1 KINEMATIK DER
VERFORMUNGEN 374 A.2.2 DEFORMATIONSGRADIENT UND VERZERRUNGSTENSOREN 375
A.2.3 DEFORMATIONSGESCHWINDIGKEITEN 378 A.2.4 LINEARISIERUNG FUER KLEINE
DEFORMATIONEN 379 A.3 SPANNUNGSZUSTAND . 382 A.3.1 SPANNUNGSVEKTOR UND
SPANNUNGSTENSOR 382 A.3.2 SPANNUNGEN IN DER AUSGANGSKONFIGURATION 385
A.3.3 HAUPTACHSENTRANSFORMATION 387 A.3.4 GLEICHGEWICHTSBEDINGUNGEN 389
A.4 MATERIALGESETZE 391 A.4.1 ELASTISCHE MATERIALGESETZE 391 A.4.2
ELASTISCH-PLASTISCHE MATERIALGESETZE 397 A.5 RANDWERTAUFGABEN DER
FESTIGKEITSLEHRE 410 A.5.1 DEFINITION DER RANDWERTAUFGABE 410 A.5.2
EBENE RANDWERTAUFGABEN 412 A.5.3 METHODE DER KOMPLEXEN
SPANNUNGSFUNKTIONEN 415 A.5.4 DER NICHTEBENE SCHUBSPANNUNGSZUSTAND 417
A.5.5 PLATTEN 418 LITERATURVERZEICHNIS 421 STICHWORTVERZEICHNIS 441
TECHNISCHE UNIVERSITAET DARMSTADT FAEHPBLET KONSTRUKTIVER LEICHTBAU UND
BAUWELSEN PREF, BIVLNG. HELMUT SCHUERMANN 54287 DARMSTADT,
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