Thermoschock — Interpretation von makroskopischen Bruchmerkmalen
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Robert Pulz
Kurzfassung
Der vorliegende Beitrag beschreibt typische Bruchmuster, die an SSiC Proben nach Thermoschockexperimenten beobachtet wurden und korreliert diese qualitativ mit der aufgebrachten Belastung. Der Thermoschock wird durch eine schnelle, in der Probenmitte beginnende spiralförmige Aufheizung dünner Scheiben mit Laserstrahlung realisiert. Durch diese Versuchsführung wandert ein zunehmender Temperaturgradient von der Mitte beginnend in radialer Richtung durch die Probe. Dieser Temperaturgradient ist für die Ausbildung von Druckspannungen im Probeninneren und Zugspannungen im kalten Randbereich der Probe verantwortlich. Beim Erreichen einer kritischen, versagensrelevanten Spannung tritt Probenbruch auf. Dabei wird die bis zu diesem Zeitpunkt in der Probe gespeicherte elastische Energie teilweise in die Schaffung von Rissoberflächen umgewandelt. Der Zusammenhang zwischen gespeicherter elastischer Energie und Bruchmuster wird dargestellt.
Abstract
The following article describes the typical fracture characteristics observed in SSiC specimens after thermal shock experiments and correlates these qualitatively with the loading applied. The thermal shock was induced by rapidly heating thin discs of the material using a laser beam moving spirally outwards from the centre of the specimen disc. Using this method an increasing temperature gradient was achieved beginning at the centre and progressing radially outwards through the specimen. This temperature gradient therefore induced compressive stresses within the specimen and tensile stresses in the cold edge region of the specimen. On reaching the critical failure stress, the specimen then fractured. In doing so the elastic energy stored within the specimen at this time was transformed partially in the formation of the crack surfaces. The relationship between this stored elastic energy and the pattern of fracture is presented.
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