Numerische Beanspruchungsanalyse von Rissen - Finite Elemente in der Bruchmechanik

Vorwort

Inhaltsverzeichnis

Glossar

1 Einleitung

1.1 Bruchvorgange in Natur und Technik

1.2 Die Bruchmechanik

1.3 Berechnungsmethoden fiir Risse

2 Einteilung der Bruchvorgange

2.1 Makroskopische Erscheinungsformen des Bruchs

2.2 MikroskopischeErscheinungsformen des Bruchs

2.3 Klassifikation der Bruchvorgange

3 Grundlagen der Bruchmechanik

3.1 Modellannahmen

3.2 Linear-elastische Bruchmechanik

3.3 Elastisch-plastische Bruchmechanik

3.4 Ermüdungsrisswachstum

3.5 Dynamische Bruchvorgänge

4 Methode der Finiten Elemente

4.1 Räumliche und zeitliche Diskretisierung der Randwertaufgabe

4.2 Energieprinzipien der Kontinuumsmechanik

4.3 Grundgleichungen der FEM

4.4 Numerische Realisierung der FEM

4.5 FEM für nichtlineare Randwertaufgaben

4.6 Explizite FEM: für dynamische Probleme

4.7 Arbeitsschritte bei der FEM-Analyse

5 FEM-Techniken zur Rissanalyse in linear-elastischen Strukturen

5.1 Auswertung der numerischen Lösung an der Rissspitze

5.2 Spezielle finite Elemente an der Rissspitze

5.3 Hybride Rissspitzenelemente

5.4 Die Methode der globalen Energiefreisetzungsrate

5.5 Die Methode des Rissschlie:f&integrals

5.6 FEM-Berechnung des J-Linienintegrals

5.7 FEM-Berechnung bruchmechanischer Gewichtsfunktionen

5.8 Beispiele

6 Numerische Berechnung verallgemeinerter Energiebilanzintegrale

6.1 Verallgemeinerte Energiebilanzintegrale

6.2 Erweiterung auf allgemeinere Belastungen

6.3 Dreidimensionale Versionen

6.4 Numerische Berechnung als äquivalentes Gebietsintegral

6.5 Berücksichtigung dynamischer Vorgänge

6.6 Erweiterung auf inhomogene Strukturen

6.8 Berechnung der T-Spannungen

6.9 Beispiele

6.10 Zusammenfassende Bewertung

7 FEM-Techniken zur Rissanalyse in elastisch-plastischen Strukturen

7.1 Elastisch-plastische Rissspitzenelemente

7.2 Auswertung der Rissöffnungsverschiebungen

7.3 Berechnung des J-Integrals und seine Bedeutung

7.4 Beispiele

8 Numerische Simulation des Risswachstums

8.1 Technik der Knotentrennung

8.2 Techniken der Elementmodifikation

8.3 Mitbewegte Rissspitzenelemente

8.4 Adaptive Vernetzungsstrategien

8.5 Kohäsivzonenmodelle

8.6 Schädigungsmechanische Madelle

8.7 Beispiele für Ermüdungsrisswachstum

8.8 Beispiele für duktiles Risswachstum

9 Anwendungsbeispiele

9.1 Lebensdauerbewertung eines Eisenbahnrades bei Ermüdungsrisswachstum

9.2 Sprödbruchbewertung eines Behalters unter Stoßbelastung

9.3 Zählbruchbewertung von Schweißverbindungen in Gasrohrleitungen

Anhang

Literaturverzeichnis