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.
Autor*innen: | Rainer Falkenberg |
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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 |