Schädigungsmechanik

2023-08-14T12:55:47Z

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Die '''Schädigungsmechanik''' beschreibt im Rahmen der [[Kontinuumsmechanik]] die Materialeigenschaften einer Struktur, die infolge einer [[Werkstoff]][[schädigung]] verändert wurden.

Ziel der Schädigungsmechanik ist es, die im [[mikroskopisch|Mikrobereich]] ablaufenden Schädigungsvorgänge im [[Materialmodell]] zu erfassen, während die daraus im ''Makrobereich'' resultierenden Risse durch die [[Bruchmechanik]] beschrieben werden.<ref>{{Literatur |Autor=Dieter Radaj |Titel=Ermüdungsfestigkeit |Auflage=2 |Verlag=Springer |Ort=Berlin / Heidelberg / New York |Datum=2003 |ISBN=978-3-540-44063-5 |Kapitel=Kapitel 5.3 |Seiten=253–255 |Online={{Google Buch| BuchID=4uf8H3jQxJAC| Seite=253}}}}</ref>

Darauf aufbauend kann für technische Konstruktionen, deren Werkstoffe in der Betriebszeit Schädigungsprozessen unterliegen, die [[Tragfähigkeit (Technik)|Tragfähigkeit]] bewertet bzw. die [[Lebensdauer (Technik)|Lebensdauer]] vorhergesagt werden.

== Übersicht ==
[[Datei:Rissinitiierung.svg|mini|Schema zur Bildung, Wachstum und [[Koaleszenz]] von Hohlräumen im Werkstoff, die zur Initiierung von Makrorissen führen kann]]

Im Allgemeinen enthalten reale Materialien bereits im unbelasteten Zustand [[Mikroskopisch und makroskopisch|mikroskopische]] [[Materialfehler|Defekte]] und [[Inhomogenität]]en, welche die makroskopische [[Festigkeit]] des betreffenden Bauteils entscheidend beeinflussen können. Diese mikroskopischen Materialstörungen können z. B. in [[Metalle]]n in Form von Mikrohohlräumen (z. B. [[Lunker]]n), [[Mikroriss]]en, [[Inklusion (Mineralogie)|Einschlüssen]] und [[Gitterfehler#Dreidimensionale Gitterfehler|Ausscheidungen]] auftreten. Die Anzahl, Größe und Verteilung dieser Mikrodefekte im Matrixmaterial, der eigentlich tragenden Struktur, sind für die auftretenden mikromechanischen Schädigungsprozesse signifikant. Als Maß für die Werkstoffschädigung kann dabei das entsprechende Hohlraumvolumen angesehen werden.

Wird das Bauteil durch eine äußere [[Belastung (Physik)|Belastung]] [[Beanspruchung (Technische Mechanik)|beansprucht]], so vergrößern sich die Mikrohohlräume und -risse weiter und wachsen letztlich zusammen, während sich in Gegenden mit hoher Spannungskonzentration, z. B. an Einschlüssen, neue Mikrohohlräume bilden können. Am Ende dieser Strukturschädigung im Werkstoff steht der vollständige Verlust der Materialbindung und infolge der Materialtrennung bildet sich ein makroskopischer Riss.

Die Modelle der Schädigungsmechanik sind in der Lage, diese Prozesse mittels [[Phänomenologie|phänomenologisch]] oder mikromechanisch begründeter Schädigungsgesetze zu beschreiben. Bekannte Materialmodelle sind z. B. das Gurson-Modell und das Rousselier-Modell, welche von kugelförmigen Hohlräumen ausgehen, die im Matrixmaterial verteilt sind.<ref>{{Literatur |Autor=Sumio Murakami |Titel=Continuum Damage Mechanics |TitelErg=A Continuum Mechanics Approach to the Analysis of Damage and Fracture |Reihe=Solid Mechanics and Its Applications |BandReihe=185 |Verlag=Springer |Ort=Dordrecht / Heidelberg / London / New York |Datum=2012 |ISBN=978-94-007-2665-9 |Kapitel=Kapitel 6.5.1–6.5.3 |Sprache=en |Online={{Google Buch |BuchID=Hrl-5ccdBM0C}}}}</ref>

== Literatur ==

* J. Lemaitre: ''Course on Damage Mechanics.'' Springer, 1996, ISBN 3-540-60980-6.
* D. Krajcinovic: ''Damage Mechanics. Elsevier.'' 1996, ISBN 0-444-82349-2.
* ''Local Approach to Fracture, Presses de l’Ecole des Mines.'' 2004, ISBN 2-911762-55-X.
* {{DNB-Portal|4194956-0|TEXT=Literatur über}}

== Einzelnachweise ==
<references />

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[[Kategorie:Kontinuumsmechanik]]
[[Kategorie:Betriebsfestigkeit]]

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