Bruchmechanik und Ermüdung
Welche Aussage über die Kurve der Ermüdungsrisswachstumsgeschwindigkeit da/dN über der Schwingbreite des Spannungsintensitätsfaktors ΔK im doppeltlogarithmischen Diagramm trifft zu?
- ADer mittlere Bereich ist eine Gerade nach dem Paris-Gesetz da/dN = C(ΔK)ᵐ, und unterhalb von ΔK_th wächst der Riss kaum
- Bda/dN ist unabhängig von ΔK konstant und wird nur durch die Risslänge und die Streckgrenze des Werkstoffs bestimmt
- CMit zunehmendem ΔK wird die Steigung der Geraden kleiner, und nähert sich der maximale Spannungsintensitätsfaktor dem Wert K_IC, kommt das Risswachstum zum Stillstand
Lösung und Erläuterung anzeigen
Lösung: A. Der mittlere Bereich ist eine Gerade nach dem Paris-Gesetz da/dN = C(ΔK)ᵐ, und unterhalb von ΔK_th wächst der Riss kaum
Die Kurve gliedert sich gewöhnlich in drei Bereiche. Im unteren Bereich, in dem sich ΔK dem Schwellenwert ΔK_th nähert, nimmt die Wachstumsgeschwindigkeit stark ab, und unterhalb von ΔK_th wächst der Riss praktisch nicht. Der mittlere Bereich ist im doppeltlogarithmischen Diagramm eine Gerade und lässt sich mit dem Paris-Gesetz da/dN = C(ΔK)ᵐ beschreiben; der Exponent m beträgt bei Metallen etwa 2–4. Im oberen Bereich, in dem sich der maximale Spannungsintensitätsfaktor K_max der Bruchzähigkeit K_IC nähert, steigt die Geschwindigkeit stark an und führt zum instabilen Bruch; die Aussage, das Wachstum komme zum Stillstand, kehrt dies um. ΔK = YΔσ√(πa) hängt sowohl von der Spannungsschwingbreite als auch von der Risslänge ab, sodass die Geschwindigkeit nicht allein durch die Risslänge bestimmt wird.
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