3D-Rißfortschrittsanalysen mit der Methode der Finiten Elemente

Die Beurteilung der Sicherheit von Bauteilen erfordert in vielen Fällen die Einbeziehung vorhandener oder hypothetischer Risse in die Analyse. Das Risswachstum hängt dabei vom lokalen Beanspruchungszustand an der Rissspitze ab, der mit Hilfe des J-Integrals und der Mehrachsigkeit (Constraint) quantifiziert werden kann. Hierzu wurden spezielle Bruchmechanik-Routinen für die Berechnung des J-Integrals und die Simulation des Rissfortschritts entwickelt und als Zusatzmodul für das FE-Programm ADINA bereitgestellt. An 3D-Analysen für Proben mit durchgehenden und halbelliptischen Oberflächenrissen wird gezeigt, dass die Berücksichtigung der Mehrachsigkeit zusätzlich zur primären Rissspitzenbeanspruchung J vor allem im Bereich der Oberfläche wichtig ist. (IWM)