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2025-04-26T19:43:34Z

BKL Versagen aufgelöst

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Mit '''Risswachstum''' oder '''Rissausbreitung''' wird der Prozess bzw. Vorgang im [[Werkstoff]] eines Bauteils beschrieben, bei dem ein oder mehrere Risse wachsen.

Das Risswachstum erfolgt durch Materialtrennung (Bruch) und führt bei Erreichen entsprechender Risslängen zum [[Mechanisches Versagen|Versagen]] des Bauteils. Der zeitliche und räumliche Verlauf der Rissausbreitung ist deshalb von besonderem Interesse, um die [[Lebensdauer (Technik)|Lebensdauer]] von Bauteilen zu bewerten.

Die Analyse und Vorhersage des Risswachstums ist Aufgabe der [[Bruchmechanik]].

== Arten ==
Ein im Material bestehender Riss kann sich je nach zur Verfügung stehender Energie auf unterschiedliche Art ausbreiten.
* Stückweiser Rissfortschritt bei stetiger Energiezufuhr wird als ''unterkritische'' bzw. ''[[stabile Rissausbreitung]]'' bezeichnet und kommt hauptsächlich durch [[Materialermüdung]] vor. Dabei ist der Riss die größte Zeit der Bauteillebensdauer in diesem Stadium ein [[Haarriss]].
* Steht allerdings genügend Energie zur Verfügung, so breitet sich der Riss mit enormer Geschwindigkeit aus, was ''überkritische'' bzw. ''[[instabile Rissausbreitung]]'' genannt wird. Der Widerstand eines Werkstoffs hiergegen heißt [[Bruchzähigkeit]].

== Messung und Modellierung ==
[[Datei:Risswachstumskurve.svg|mini|hochkant=1.5|Risswachstumskurve für einen Makroriss unter zyklischer [[Beanspruchung (Technische Mechanik)|Beanspruchung]] (Risswachstumsgeschwindigkeit da/dN als Funktion der Schwingbreite des Spannungsintensitätsfaktors ΔK)]]

Die Beschleunigung des Risses aus der Ruhelage kann dabei als sprichwörtlich angesehen werden, wie dies in der schematischen Darstellung eines Ermüdungsexperimentes zu sehen ist.

In diesem Diagramm ist die [[Rissfortschrittsgeschwindigkeit]] über der [[Amplitude|Schwingbreite]] des [[Spannungsintensitätsfaktor]]s für einen metallischen Werkstoff [[Logarithmische Darstellung|doppelt-logarithmisch]] aufgetragen. Diese Kurve wird im ''load stepping''-Verfahren bestimmt, indem eine [[CT-Probe]] (''C''ompact ''T''ension, die Standardprobe in der Bruchmechanik) mit gezielt eingebrachtem Riss stufenweise von einer [[Belastung (Physik)|Belastung]] kurz unterhalb der kritischen Spannungsintensität <math>\Delta K_{\mathrm{c}}</math> mit jeweils geringerer [[Amplitude]] belastet und die Rissfortschrittsgeschwindigkeit gemessen wird.

Unterhalb eines [[Schwellwert]]es ''(threshold)'' <math>\Delta K_{\mathrm{0}}</math> bzw. <math>\Delta K_{\mathrm{th}}</math> ist an einem vorhandenen, langen Riss ''keine'' Ausbreitung messbar. Oberhalb dieses Wertes steigt die Rissgeschwindigkeit stetig an (Bereich 1), und die Kurve mündet in einen Bereich [[exponentiell]]en Zusammenhangs der Rissfortschrittsgeschwindigkeit mit der Belastungsamplitude (Bereich 2); dieser Bereich kann mit Hilfe des [[Paris-Gesetz]]es beschrieben werden. Bei weiterer Zunahme der Schwingbreite der Spannungsintensität beschleunigt der Riss immer weiter (Bereich 3), bis er bei <math>\Delta K = \Delta K_{\mathrm{c}}</math> mit der vorhandenen Energie innerhalb eines Belastungszyklus' durch die Probe wandert, sich also überkritisch mit [[Schallgeschwindigkeit]] ausbreitet.

== Verwandte Themen ==
* [[Afgrow]] – Eine Software zur Simulation von Bruchvorgängen
* [[High Frequency Impact Treatment]] – Verfahren zur Lebensdauerverlängerung von Schweißkonstruktionen

== Literatur ==

* H. Gudehus, H. Zenner: ''Leitfaden für eine Betriebsfestigkeitsrechnung''. Verlag Stahleisen mbH, Düsseldorf 1995
* S. Suresh: ''Fatigue of Materials''. Cambridge University Press, Cambridge 1998
* P.C. Paris, M.P. Gomez, W.E. Anderson: ''A Rational Analytic Theory of Fatigue''. The Trend in Engineering Vo.13 No.1 (1961), S. 9–14
* P.C. Paris, F. Erdogan: ''A Critical Analysis of Crack Propagation Laws''. Transactions of the ASME, Journal of Basic Engineering 85 (1963), S. 528–534
* ''Fracture Mechanics and Fatigue: A Historical Perspective''. Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures 21 (1998), S. 535–540
* ASTM Standard E 647-95, ''Standard test method for measurement of fatigue crack growth rates'', Annual Book of ASTM Standards, vol. 03.01, S. 578–614, 1995

[[Kategorie:Bruchmechanik]]
[[Kategorie:Stabilität im Innern eines Körpers]]

Risswachstum - Versionsgeschichte

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