Mechanische Eigenschaften und Bruch

Misst man die Bruchzähigkeit an Blechen aus demselben Werkstoff, aber mit unterschiedlicher Dicke: Wie verhält sich die scheinbare Bruchzähigkeit K_c mit zunehmender Blechdicke?

  1. ASie steigt immer weiter, da sich in dickeren Blechen die plastische Zone stärker ausbreitet
  2. BSie ist eine Werkstoffkonstante und daher unabhängig von der Blechdicke
  3. CSie nimmt durch stärkere Dehnungsbehinderung ab und nähert sich dem Wert K_IC des ebenen Dehnungszustands
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Lösung: C. Sie nimmt durch stärkere Dehnungsbehinderung ab und nähert sich dem Wert K_IC des ebenen Dehnungszustands

In einem dünnen Blech ist die Dehnungsbehinderung in Dickenrichtung gering (nahe dem ebenen Spannungszustand), sodass sich die plastische Zone an der Rissspitze weit ausbreitet und viel Energie aufnimmt; die scheinbare Bruchzähigkeit K_c ist daher hoch. Mit zunehmender Dicke wird die Verformung in Dickenrichtung behindert, und es stellt sich der ebene Dehnungszustand ein; die plastische Zone wird kleiner, K_c nimmt ab und erreicht oberhalb einer bestimmten Dicke einen nahezu konstanten Mindestwert K_IC. Deshalb kann K_IC als Werkstoffkonstante behandelt und in der Auslegung als Wert auf der sicheren Seite verwendet werden. Die Prüfnormen fordern eine für den ebenen Dehnungszustand ausreichende Dicke, die proportional zu (K_IC/Streckgrenze)² ist.

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