Widerstand eines rissbehafteten Werkstoffs gegen Bruch. Sie wird als kritischer Wert K_IC des Spannungsintensitätsfaktors (Einheit MPa·√m) angegeben; ob Bruch eintritt, beurteilt man durch Vergleich mit K = Yσ√(πa).
Japanische Bezeichnung: 破壊靭性
„Bruchzähigkeit“ kommt in 6 Übungsfragen aus 4 Themen vor, darunter Mechanische Eigenschaften und Bruch, Bruchmechanik und Ermüdung, Keramik und Glas.
Fachgebiet: Mechanische Eigenschaften und Bruch
Lösung: A. ca. 20 mm
Aus der Bedingung K = K_IC folgt a = (1/π)(K_IC/Yσ)². Mit K_IC/σ = 50/200 = 0,25 √m ergibt sich a = 0,25²/π = 0,0625/3,14 ≈ 0,0199 m, also ca. 20 mm. Der Wert ca. 62,5 mm entsteht, wenn man die Division durch π vergisst, der Wert ca. 80 mm, wenn man ohne Quadrieren 0,25/π rechnet. Die kritische Risslänge ist umgekehrt proportional zum Quadrat der Spannung; halbiert man die Spannung, ist ein 4-mal so langer Riss zulässig. Die Rissgrößen, die die zerstörungsfreie Prüfung auffinden kann, mit diesem kritischen Wert zu vergleichen, ist der Grundgedanke der schadenstoleranten Auslegung.
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.
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.
Misst man die Bruchzähigkeit an Blechen aus demselben Werks…Spröde Werkstoffe versagen am leichtesten unter einer Belastung nach Modus I, und Risse neigen dazu, in die Richtung abzuknicken, in der sie nach Modus I beansprucht werden; deshalb gibt man die Bruchzähigkeit gewöhnlich als kritischen Wert für Modus I, K_IC, an.
Welche Aussage beschreibt Modus I der Rissöffnungsarten ric…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.
Welche Aussage über die Kurve der Ermüdungsrisswachstumsges…Die Wärmeleitfähigkeit von Quarzglas ist mit etwa 1,4 W/(m·K) gering, und auch die Bruchzähigkeit liegt mit etwa 0,8 MPa·√m auf dem Niveau von Kalk-Natron-Glas; beide reichen bei Weitem nicht an Metalle heran.
Rotglühendes Quarzglas (Kieselglas) zerspringt kaum, wenn m…Spannungsintensitätsfaktor Umwandlungsverstärkung Paris-Gesetz Wärmespannung Längenausdehnungskoeffizient 0,2-%-Dehngrenze (Rp0,2) Dauerfestigkeit Elastizitätsmodul (E-Modul) Kriechen