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[[Datei:Hohenkirchen Kirche Mauerriss 122.JPG|mini|Mauerriss der [[Dorfkirche Hohenkirchen]]]]
Die '''Bruchmechanik''' befasst sich mit dem Versagen ''rissbehafteter'' [[Einzelteil|Bauteile]] bzw. der Ausbreitung von Rissen unter [[Statik (Physik)|statischen]] und [[Dynamik (Physik)|dynamischen]] Belastungen bis zum ''Bruch''. Sie beinhaltet Elemente der [[Werkstoffkunde]], der [[Elastostatik]] und der [[Plastomechanik]].

== Grundlagen ==
=== Riss und Bruch ===
Allen bruchmechanischen Konzepten ist gemeinsam, dass eine bereits vorhandene Fehlstelle ''(Riss)'' im Bauteil unterstellt wird. Diese kann infolge des Herstellprozesses als [[Lunker]], [[Gussfehler|Einschluss]], [[Spannungsriss]] o. ä. entstanden sein oder erst im Einsatz gebildet werden, z. B. bei [[Wöhlerversuch|zyklischer Beanspruchung]]. Die [[Schädigungsmechanik]] behandelt die Entstehung und Ausbreitung dieser [[Mikroriss]]e von bis zu 1 mm Länge. Ausgehend von Annahmen zur Geometrie und Beanspruchung dieser Fehlstelle, werden über ein [[Zähigkeit]]smaß Bedingungen formuliert, unter denen es zu einem unzulässigen [[Risswachstum]] bis hin zum ''Bruch'' (durch das Übersteigen der [[Bruchfestigkeit]]) kommt. Die Aussagesicherheit der klassischen [[Konstruktionsprozess|Festigkeitsrechnung]] soll somit erhöht werden. Die [[Risszähigkeit]] eines Materials ist ein Maß für die Leichtigkeit, mit der sich Risse in diesem Material bilden und vergrößern.

=== Systematik der Brüche ===
[[Datei:Setzungsriss St Jakob Turm 3.jpg|mini|Mauerriss durch [[Setzung (Bauwesen)|Setzung]]]]

* [[Schwingbruch|Ermüdungsbruch]] (auch Dauerbruch)

Makroskopische Betrachtung<ref name="Lüddecke">Falk Lüddecke: [https://opus4.kobv.de/opus4-bam/files/141/diss17_vt.pdf Ein Beitrag zur Ertüchtigung bestehender Stahltragwerke unter besonderer Berücksichtigung des Fügeverfahrens Schweißen], Fakultät Bauingenieurwesen, Technische Universität Dresden, 15. März 2006.</ref>
* ''[[Sprödbruch]]'' (auch ''Trennbruch''): verformungsarmes Versagen vor dem Erreichen der [[Fließgrenze]]
* ''[[Verformungsbruch]]'' (auch ''duktiler Bruch'') tritt ein nach größerer Verformung und Erreichen der Fließgrenze.

Mikroskopische Betrachtung<ref name="Lüddecke" />
* Ein ''Gleitbruch'' erfolgt unter plastischer Verformung und in der Regel unter [[Schubspannung]]en nach anfänglicher Hohlraumbildung und dem Zusammenwachsen der Hohlräume.
* Ein ''Spaltbruch'' erfolgt mit oder ohne plastische Verformung quer zur Haupt[[normalspannung]] (bei Metallen entlang von Kristallebenen geringer Packungsdichte und meist transkristallin).

=== Konzepte der Bruchmechanik ===
Folgende Bruchmechanikkonzepte sind bekannt:
* [[Linear-elastische Bruchmechanik]] (LEBM, besonders für [[Sprödigkeit|spröde]] Werkstoffe geeignet)
** [[Spannungsintensitätsfaktor|K-Konzept]]
* [[Fließbruchmechanik]] (FBM, besonders für [[duktil]]e Werkstoffe geeignet)
** [[CTOD-Konzept]]
** [[J-Integral-Konzept]]

== Geschichte ==
Der britische Ingenieur [[Alan Arnold Griffith]] untersuchte den Einfluss von oberflächlichen Kratzern auf die Stabilität und entwickelte eine Theorie des Bruchs, insbesondere ein [[Bruchkriterium]] des [[Sprödbruch]]s.<ref>{{Literatur |Autor=A. A. Griffith |Titel=The Phenomena of Rupture and Flow in Solids |Sammelwerk=Philosophical Transactions of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences |Band=221 |Nummer=582-593 |Datum=1921-01-01 |ISSN=1364-503X |Seiten=163–198 |Online=http://rsta.royalsocietypublishing.org/content/221/582-593/163 |Abruf=2016-03-31 |DOI=10.1098/rsta.1921.0006}}</ref>

In den 1930er und 40er Jahren kam es zu einer Häufung von katastrophalen Schäden durch [[Sprödbruch]] an großen [[Schweißen|geschweißten]] [[Stahl]]konstruktionen, wie [[Liberty-Frachter#Konstruktion und Geschichte|Schiffen]] und [[Brücke]]n. Aus der Untersuchung dieser Schäden entwickelte sich eine eigenständige Fachrichtung, deren Gegenstand das Verhalten rissbehafteter Körper ist.

Die Bruchmechanik erlebte insbesondere im Zusammenhang mit der Auslegung [[Kernkraftwerk|kerntechnischer]] Komponenten in den 1970er Jahren eine rasche Weiterentwicklung.

Heutige Modelle lassen etwa auch den Untergang der Titanic als Bruchversagen eines falsch legierten Stahls rekonstruieren.

Mit der Software [[Afgrow|AFGROW]], deren Vorgängerversionen ab Anfang der 1980er Jahre programmiert wurden, steht ein Werkzeug für Berechnungen von Bruchmechanik und Rissfortschritt im Rahmen von Stabilitätsuntersuchungen metallischer Werkstoffe zur Verfügung.

== Literatur ==
* T. L. Anderson: ''Fracture Mechanics; Fundamentals and Applications''. CRC Press, Boca Raton 2004, ISBN 978-0-8493-1656-2.
* D. Gross, Th. Seelig: ''Bruchmechanik mit einer Einführung in die Mikromechanik''. 4. Auflage. Springer, Berlin 2007, ISBN 978-3-540-37113-7.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Fracture mechanics}}
* [http://www.uni-magdeburg.de/ifme/zeitschrift_tm/1990_Heft2/Richard.pdf Grundlagen und Anwendungen der Bruchmechanik] (PDF; 12 MB) abgerufen am 13. September 2018
* [https://www.mb.uni-siegen.de/lmw/downloads_prints/materialermuedung/bruchmechanik-steilkurs.pdf Grundlagen der Bruchmechanik] (PDF) abgerufen am 13. September 2018
* [https://www.hs-pforzheim.de/fileadmin/user_upload/uploads_redakteur_technik/MB/News_MB/2016/03_Haeberer_-_Bruchmechanik_public.pdf Ist die Anwendung der Bruchmechanik sinnvoll] (PDF; 652 kB) abgerufen am 13. September 2018
* [https://www.tf.uni-kiel.de/matwis/brocks/plasti_bruch.pdf Plastizität und Bruchmechanik] (PDF; 2,4 MB) abgerufen am 13. September 2018
* [http://www.peterknoedel.de/lehre/bruchmech/bruchmech_04-05-10.pdf Bruchmechanik] (PDF; 770 kB) abgerufen am 13. September 2018

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Bruchmechanik| ]]

Bruchmechanik - Versionsgeschichte

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