Bruchmechanik und Ermüdung

Die Bruchfläche eines durch Ermüdung gebrochenen Bauteils zeigt mit bloßem Auge sichtbare muschelartige Linien (Rastlinien) und im Elektronenmikroskop sichtbare feine Streifen (Schwingstreifen). Welche Aussage darüber trifft zu?

  1. ABeide entstehen mit je einer Linie pro Lastzyklus, sodass man durch Zählen die Schwingspielzahl bis zum Bruch erhält
  2. BSchwingstreifen markieren etwa den Rissfortschritt je Zyklus, Rastlinien dagegen die Betriebsgeschichte wie Stillstände
  3. CBeide entstehen in der Restbruchfläche, die zuletzt schlagartig gebrochen ist, und sammeln sich am weitesten vom Ausgangspunkt entfernt
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Lösung: B. Schwingstreifen markieren etwa den Rissfortschritt je Zyklus, Rastlinien dagegen die Betriebsgeschichte wie Stillstände

Schwingstreifen sind Linien, die zurückbleiben, wenn sich die Rissspitze in jedem Zyklus öffnet und abstumpft und sich dann schließt und wieder schärft; ihr Abstand entspricht etwa dem Rissfortschritt pro Zyklus, da/dN. Der Abstand ist mit höchstens etwa 1 µm sehr fein und nur im Elektronenmikroskop zu erkennen. Rastlinien sind Muster, in denen die Lage der Rissfront durch Stillstand und Wiederanfahren, Änderungen der Lasthöhe, Unterschiede im Korrosionsfortschritt usw. festgehalten ist; zwischen zwei Linien liegen viele Zyklen. Beide treten in dem Bereich auf, in dem der Ermüdungsriss schrittweise fortgeschritten ist, und das gemeinsame Zentrum der Muster zeigt den Ausgangspunkt. Die Restbruchfläche ist der Teil, in dem der verbleibende Querschnitt schlagartig gebrochen ist; sie zeigt das Bild eines duktilen oder spröden Bruchs.

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