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Essential Work of Fracture: Bestimmung des gültigen Ligamentbereiches mittels digitaler 3D-Bildkorrelation

  • Johannes Heyn , Johannes Kaiser und Christian Bonten
Veröffentlicht/Copyright: 15. November 2018
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Kurzfassung

Die Methode der Essential Work of Fracture ist ein Konzept der Fließbruchmechanik und eignet sich hervorragend zur Werkstoffoptimierung von duktilen Kunststoffen. Sie zeichnet sich, unter Beachtung gewisser Restriktionen, durch eine relativ einfache experimentelle Durchführbarkeit und Ergebnisinterpretation aus. Speziell die Gewährleistung des ebenen Spannungszustands, eine Grundvoraussetzung zur Anwendung dieser Methode, wird maßgeblich durch den gewählten Ligamentbereich der Prüfkörper beeinflusst. Mit der digitalen 3D-Bildkorrelation wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem es möglich ist, sowohl die vollkommene Plastifizierung des Ligamentbereiches zu überprüfen als auch die minimal zulässige Ligamentuntergrenze zu definieren und zu überprüfen. Durch die mit digitaler 3D-Bildkorrelation unterstützte Werkstoffuntersuchung mit der Methode der Essential Work of Fracture ist es möglich, die Genauigkeit und die Verlässlichkeit der Ergebnisse zu steigern.

Abstract

The method of the essential work of fracture is part of the area of post yield fracture mechanics and is used for material optimization of ductile materials. Considering certain requirements, the method is very easy to handle and to evaluate. Especially safeguarding a plane stress condition is a major requirement, which is mainly influenced by the ligament range applied of the specimens. With the help of 3D digital image correlation a new procedure is introduced to verify both the plasticization of the ligament area before crack propagation as well as the lower valid ligament boundary limits. Therefore, material investigations by 3D digital image correlation in combination with the method of essential work of fracture could increase the accuracy and reliability of the results.


*Correspondence Address, Dr.-Ing. Johannes Heyn, Institut für Kunststofftechnik, Pfaffenwaldring 32, 70569 Stuttgart, Germany, E-mail:

Dr.-Ing. Johannes Heyn studierte an der Technischen Universität Kaiserslautern Maschinenbau und Verfahrenstechnik mit den Vertiefungen Werkstofftechnik und Verbundwerkstoffe. Seit 2011 beschäftigt er sich am Institut für Kunststofftechnik der Universität Stuttgart mit der Modifizierung und Charakterisierung von Kunststoffen. Schwerpunkt seiner Forschung ist die Analyse des Bruchverhaltens sowie des Alterungsverhaltens von Kunststoffen.

M. Sc. Johannes Kaiser studierte an der Universität Stuttgart Maschinenbau mit den Vertiefungen Kunststofftechnik und rationelle Energienutzung. Seit 2018 beschäftigt er sich am Institut für Kunststofftechnik der Universität Stuttgart mit der Charakterisierung von Kunststoffen. Schwerpunkt seiner Forschung ist die Analyse des Bruchverhaltens von Kunststoffen.

Prof. Dr.-Ing. Christian Bonten ist seit 2010 Leiter des Instituts für Kunststofftechnik der Universität Stuttgart. Bei der BASF AG hatte er die weltweite Geschäftsverantwortung für Terlux® und Luran® HH, bevor er 2008 als Leiter Technologie zur FKuR Kunststoff GmbH, Willich, wechselte.


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Online erschienen: 2018-11-15
Erschienen im Druck: 2018-09-30

© 2018, Carl Hanser Verlag, München

Artikel in diesem Heft

  1. Inhalt/Contents
  2. Contents
  3. Fachbeiträge/Technical Contributions
  4. Compression testing of additively manufactured continuous carbon fiber-reinforced sandwich structures
  5. Microstructure and mechanical properties of nano-carbon reinforced Cu-based powder metallurgy friction materials produced by hot isostatic pressing
  6. Thermo-mechanical testing of TiO2 functional coatings using friction stir processing
  7. Ternary melt blend based on poly (lactic acid)/chitosan and cloisite 30B: A study of microstructural, thermo-mechanical and barrier properties
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  13. Essential Work of Fracture: Bestimmung des gültigen Ligamentbereiches mittels digitaler 3D-Bildkorrelation
  14. Synthesis, properties and EDM behavior of 10 wt.-% ZrB2 reinforced AA7178 matrix composites
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  16. Performance of coated and uncoated carbide/cermet cutting tools during turning
  17. Assessment of soft materials for anthropomorphic soft robotic fingertips
  18. Application of the grey based Taguchi method and Deform-3D for optimizing multiple responses in turning of Inconel 718
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