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Kennwerte der Bruchmechanik – kritisch bewertet

  • Eberhard Roos , Xaver Schuler , Ulrich Eisele , Annett Udoh und Michael Seidenfuß
Veröffentlicht/Copyright: 26. Mai 2013
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Materials Testing
Aus der Zeitschrift Materials Testing Band 47 Heft 1-2

Kurzfassung

Quantitative Bewertungen der Bauteilsicherheit erfordern Werkstoffkennwerte, die auf das Bauteil übertragbar sind. Bei bruchmechanischen Bewertungen, die letztendlich den Ausschluss katastrophalen Bauteilverhaltens zum Ziel haben, kommt somit der Forderung nach der Übertragbarkeit der Kennwerte besondere Bedeutung zu. Die vorgestellten experimentellen Ergebnisse liefern den Nachweis, dass die im Hochlagenbereich wirksamen Versagensmechanismen auch im Übergangsbereich der Zähigkeit wirken und zum Versagen infolge Umschlagens des duktilen Risswachstums in Spaltbruch führen können. Gegenüber den auf der Spaltbruchinstabilität beruhenden Bruchzähigkeitswerten KJC, auf denen u.a. auch der Masterkurven- Ansatz beruht, besitzen die Rissinitiierungskennwerte KIJ den Vorteil der direkten Übertragbarkeit auf das Bauteil und damit der direkten Anwendbarkeit.

Abstract

Fracture mechanics is of particular importance in view of the availability of the material characteristics which are transferable on the component and therefore used to characterise the material.

The experimental results mentioned prove that failure mechanisms acting in the upper shelf also act in the transition range of ductility. This leads to failure due to the change of ductile crack growth into cleavage fracture. Crack initiation values KIJ have the advantage to be transferable on the component and to be used directly. This is not the case for ductility values KJC which are based on cleavage fracture instability e.g. used in the Mastercurve approach.

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Eberhard Roos studierte Maschinenbau an der Universität Stuttgart, wo er am 13.07.1982 promovierte und am 08.12.1992 habilitierte. Seine berufliche Tätigkeit führte ihn über die Entwicklungsabteilung der Firma Energie- und Verfahrenstechnik (EVT), Stuttgart (1973–1977), an die Staatliche Materialprüfungsanstalt (MPA) Universität Stuttgart. Dort war er zunächst wiss. Assistent am Lehrstuhl für Materialprüfung, Werkstoffkunde und Festigkeitslehre, zuletzt als Leiter der Abteilungen „System- und Anlagenberechnung“ und „Komponentensicherheit“ tätig. Von 1991–1995 war er bei der Energie- Versorgung Schwaben AG (EVS) zuständig für Qualitätssicherung, Werkstoff- und Sicherheitstechnik für Umrüstmaßnahmen des nuklearen und konventionellen Anlagenbereichs. Am 1.10.1995 wurde er Ordinarius für Materialprüfung, Werkstoffkunde und Festigkeitslehre an der Universität Stuttgart. Seit 01.10.1998 ist er Direktor der MPA Stuttgart.

Dipl.-Ing. Xaver Schuler, geboren 1958, studierte Maschinenbau an der Universität Stuttgart. Danach arbeitete er am Institut für Produktionstechnik und Automatisierung in der Softwareentwicklung und von 1990 bis 1998 als wissenschaftlicher Angestellter an der MPA Stuttgart im Bereich der numerischen Bauteilberechnung. Von 1998 bis 2003 war er als selbstständiger Unternehmer tätig. Seit 2003 leitet er die Abteilung „Berechnung“ an der MPA Stuttgart.

Dr.-Ing. Ulrich Eisele, geboren 1955, schloss sein Studium des Maschinenbaus an der Universität Stuttgart 1981 mit dem Diplom ab. 1988 promovierte er ebenfalls an der Universität Stuttgart auf dem Gebiet bruchmechanischer Kennwertermittlung 1988. Seit 1982 ist er an der Materialprüfungsanstalt MPA Uni Stuttgart tätig mit Aufgaben im Bereich Werkstofftechnik/Bruchmechanik.

Dr.-Ing. Annett Udoh, geboren 1968, studierte Werkstofftechnik an der TU Bergakademie Freiberg. Seit 1998 arbeitet sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Staatlichen Materialprüfungsanstalt MPA, Universität Stuttgart.

Dr.-Ing. Michael Seidenfuß, geboren 1959, studierte Luft- und Raumfahrttechnik an der Universität Stuttgart. Von 1987 bis 2003 arbeitete er als wissenschaftlicher Angestellter an der MPA Stuttgart, wo er 1992 eine Promotion zum Thema Schädigungsmechanik anfertigte. Seit 2003 ist er am Institut für Materialprüfung, Werkstoffkunde und Festigkeitslehre der Universität Stuttgart beschäftigt, wo er in der Lehre und weiterhin auf dem Gebiet der Schädigungsmechanik tätig ist.

Literatur

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Online erschienen: 2013-05-26
Erschienen im Druck: 2005-02-01

© 2005, Carl Hanser Verlag, München

Artikel in diesem Heft

  1. Inhalt/Contents
  2. Inhalt
  3. Vorwort/Editorial
  4. Prof. Dr.-Ing. habil. Gerhard Pusch: 65 Jahre
  5. Fachbeiträge/Technical Contributions
  6. Die Zähigkeit als Werkstoff- und Bauteileigenschaft
  7. Kennwerte der Bruchmechanik – kritisch bewertet
  8. Verhalten von hartstoff-beschichteten und nitrierten Stählen im Wälzkontakt
  9. Werkstoffcharakterisierung von Gusseisenwerkstoffen mit Kugelgraphit
  10. Prüfung duktiler Werkstoffe mit dem Small-Punch-Test
  11. Erfahrungen mit der europäischen Fehlerbewertungsprozedur SINTAP
  12. Das Master-Curve-Konzept im Rahmen des neuen Sprödbruchsicherheitsnachweises für die EN 13445
  13. Bruchmechanische Bewertung von längsnahtgeschweißten Rohren mit hoher Aufdachung
  14. Vorschau/Preview
  15. Vorschau
https://doi.org/10.3139/120.100636

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  1. Inhalt/Contents
  2. Inhalt
  3. Vorwort/Editorial
  4. Prof. Dr.-Ing. habil. Gerhard Pusch: 65 Jahre
  5. Fachbeiträge/Technical Contributions
  6. Die Zähigkeit als Werkstoff- und Bauteileigenschaft
  7. Kennwerte der Bruchmechanik – kritisch bewertet
  8. Verhalten von hartstoff-beschichteten und nitrierten Stählen im Wälzkontakt
  9. Werkstoffcharakterisierung von Gusseisenwerkstoffen mit Kugelgraphit
  10. Prüfung duktiler Werkstoffe mit dem Small-Punch-Test
  11. Erfahrungen mit der europäischen Fehlerbewertungsprozedur SINTAP
  12. Das Master-Curve-Konzept im Rahmen des neuen Sprödbruchsicherheitsnachweises für die EN 13445
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