Bruchmechanische Bewertungskonzepte zur Einsatzsicherung von Komponenten aus Glas

Bei Glas sind Konzepte zur Einsatzsicherung eng mit dem Begriff der Festigkeit verknüpft, also derjenigen mechanischen Spannung, bei der es durch einen Trennrissvorgang bricht. Es ist bekannt und entspricht der Erfahrung, dass auch nominell gleich gestaltete Gegenstände aus Glas bei sehr unterschiedlichen Belastungshöhen brechen können. Folglich ist die Festigkeit bei Glas kein materialspezifischer Kennwert. Ebenso ist bekannt, dass Komponenten aus Glas nach längeren Einsatzdauern bei der gleichen Belastung brechen können, die sie zuvor über längere Zeit ertragen haben. Dies liegt daran, dass bei Glas dem erkennbaren Bruchgeschehen die Vergrößerung von zunächst mikroskopisch kleinen Defekten zumeist unbemerkt vorangeht. Ein sicherer Einsatz von Glas erfordert jedoch eine Auslegung von Komponenten und Beanspruchungen, bei der die Ausfallwahrscheinlichkeit verschwindend gering ist. Wie in diesem Beitrag dargelegt wird, liefert hierfür das bruchmechanische Konzept die wissenschaftliche und technisch anwendbare Methodik. Diese beruht auf der Beschreibung der werkstoffspezifischen Gesetzmäßigkeiten des Rissausbreitungsverhaltens. Daraus wird die Quantifizierung von solchen material- und komponenten-bezogenen Auslegungsparametern abgeleitet, bei denen Versagen praktisch ausgeschlossen werden kann.