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Simulation von Rißwachstum durch ein thermodynamisch konsistentes Phasenfeldmodell

  • Durch ein thermodynamisch konsistentes Phasenfeldmodell kann die Rißinitiierung sowie das Rißwachstum in einem spröden Material mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode simuliert werden. Ein diskreter scharfer Riß wird durch einen Regularisierungsansatz in ein Phasenfeld überführt, das einen kontinuierlichen Übergang zwischen Riß und Restmaterial abbildet. Modelle von C(T) - Bruchmechanikproben konnten unter monoton wachsender Belastung simuliert werden. Die Ergebnisse konnten mit analytischen Ergebnissen der linear-elastischen Bruchmechanik verglichen werden. Ablenkungen des Rißpfades konnten durch Modelle von gelochten Proben simuliert werden. An dem Modell eines Dreipunktbiegeversuchs konnte die Rißinitiierung demonstriert werden. Die Kenntnis und Modellierung eines vordefinierten Rißpfades ist bei Verwendung dieses Modells nicht erforderlich, was insbesondere zur Untersuchung von komplexen Rißpfaden von Vorteil sein kann.
  • Crack initiation and propagation in a brittle material is modeled in the finite-element-framework by an extended thermodynamical phase field formulation. The sharp crack discontinuity is transferred into a degradation phase field by a regularisation that ensures a continous transition between crack and residual material. The model of a C(T)-specimen under monotonic increasing load was simulated. The results were compared with analytical results of linear-elastic fracture mechanics. Crack kinking was simulated on a specimen with holes. Crack initiation was studied one a model of a three-point bending specimen. The knowledge and modeling of a predefined crack path is not required with the application of this model and provides the ability to calculate complex crack topologies.

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Autor*innen:Rainer Falkenberg
Dokumenttyp:Beitrag zu einem Tagungsband
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Deutsch
Titel des übergeordneten Werkes (Deutsch):48. Tagung des DVM-Arbeitskreises Bruchmechanik und Bauteilsicherheit, Bruchmechanische Werkstoff- und Bauteilbewertung: Beanspruchungsanalyse, Prüfmethoden und Anwendungen
Jahr der Erstveröffentlichung:2016
Herausgeber (Institution):Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung
Verlagsort:Berlin
Jahrgang/Band:DVM Bericht 248
Erste Seite:41
Letzte Seite:50
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Finite-Elemente-Methode; Phasenfeldmodell; Rißinitiierung; Rißwachstum
Crack growth; crack initiation; finite-element-method; phase field model
Veranstaltung:48. Tagung des DVM-Arbeitskreises Bruchmechanik und Bauteilsicherheit, Bruchmechanische Werkstoff- und Bauteilbewertung: Beanspruchungsanalyse, Prüfmethoden und Anwendungen
Veranstaltungsort:Freiburg im Breisgau; Germany
Beginndatum der Veranstaltung:16.02.2016
Enddatum der Veranstaltung:17.02.2016
ISSN:2366-4797
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:16.03.2016
Referierte Publikation:Nein
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