Bruchmechanik

Für die Bewertung der Betriebssicherheit von Bauteilen gibt es unterschiedliche Konzepte. Einleitend werden die Grundlagen der Sicherheitsbewertung (Nennspannungskonzept und Sprödbruchsicherheitskonzepte) besprochen und ihre Grenzen bei der Bewertung von Bauteilen mit rissartigen Fehlstellen herausgearbeitet. Die Lösung ist in der Bruchmechanik zu finden. Das Seminar konzentriert sich schwerpunktmäßig auf die bruchmechanische Charakterisierung metallischer Werkstoffe. Jeder bruchmechanische Sicherheitsnachweis basiert auf quantitativen Korrelationen zwischen der Bauteilbeanspruchung, der Größe und Lage vorhandener bzw. hypothetisch angenommener Risse oder rissähnlicher Spannungskonzentrationsstellen im Bauteil und den bruchmechanischen Werkstoffeigenschaften (z. B. Bruchzähigkeit, Risswiderstandskurven, zyklische Risswachstumskurven u.a.m.). 

Ausgehend von den ingenieurmäßigen Grundlagen der unterschiedlichen Konzepte (linear-elastische Bruchmechanik, elastisch-plastische Bruchmechanik) und den Möglichkeiten der Ermittlung dementsprechender Werkstoffkennwerte wird die Anwendung der Bruchmechanik bei zwei typischen Grundbeanspruchungen (statische bzw. zyklische Belastung) diskutiert. Abschließend werden ausgewählte Regelwerke (z.B. die FKM-Richtlinie „Bruchmechanischer Festigkeitsnachweis“) und Bauteil-Bewertungskonzepte (z. B. das Fehlerbewertungsdiagramm FAD) vorgestellt. 

Für eine bruchmechanische Bauteilbewertung sind zusätzlich numerische Beanspruchungsanalysen des Bauteils mit Riss erforderlich. Diese sind nicht Gegenstand des Seminars.