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Phasenfeldmodellierung von duktilen Bruchprozessen bei proportionaler und nicht-proportionaler Beanspruchung

Phasenfeldtheorien sind in der Bruchmechanik eingeführt worden, um die Oberflächenenergie von Rissen zu erfassen. Der Grundgedanke dieser Theorien besteht darin, eine zusätzliche Variable und ihren Gradienten in das konstitutive Modell einzuführen. Im Allgemeinen werden die Gradienten von Zustandsvariablen zur Regularisierung der Feldgleichungen eingeführt. Der Vorteil solcher Theorien ist, dass komplexe bruchmechanische Phänomene wie Rissinitiierung, -knicken und -verzweigung einheitlich behandelt werden können.

Die vorliegende Arbeit befasst sich konkret mit Anwendungen im Zusammenhang mit dem Versagen duktiler Werkstoffe. Zu diesem Zweck wird eine Modellierung der konstitutiven Antwort im Rahmen der Kontinuumsschädigungsmechanik angenommen, wo der Versagensprozess…

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Phasenfeldtheorien sind in der Bruchmechanik eingeführt worden, um die Oberflächenenergie von Rissen zu erfassen. Der Grundgedanke dieser Theorien besteht darin, eine zusätzliche Variable und ihren Gradienten in das konstitutive Modell einzuführen. Im Allgemeinen werden die Gradienten von Zustandsvariablen zur Regularisierung der Feldgleichungen eingeführt. Der Vorteil solcher Theorien ist, dass komplexe bruchmechanische Phänomene wie Rissinitiierung, -knicken und -verzweigung einheitlich behandelt werden können.

Die vorliegende Arbeit befasst sich konkret mit Anwendungen im Zusammenhang mit dem Versagen duktiler Werkstoffe. Zu diesem Zweck wird eine Modellierung der konstitutiven Antwort im Rahmen der Kontinuumsschädigungsmechanik angenommen, wo der Versagensprozess als Ergebnis der Entstehung, des Wachstums und der Koaleszenz von Hohlräumen beschrieben wird. Dementsprechend hängt die Evolutionsgleichung der Schädigungsvariablen im vorgeschlagenen Modell von der Rate der plastischen Bogenlänge ab. Weiterhin können Einflüsse der Triaxialität und des Lode-Winkels in dieser Evolutionsgleichungen berücksichtigt werden. Die thermodynamische Konsistenz des Modells wird in der vorliegenden Arbeit im Rahmen der sog. nicht-konventionellen Thermodynamik überprüft.

Abschließend werden die Fähigkeiten des vorgeschlagenen Modells mit Hilfe von experimentellen Ergebnissen untersucht. Zu diesem Zweck werden vorhergesagten Rissverläufe verglichen mit experimentell ermittelten Risspfaden in dünnwandigen Rohren unter kombinierter Zug/Druck- und Torsionsbelastung. Insbesondere werden sowohl proportionale als auch nicht-proportionale, zyklische Belastungen untersucht

Reference
BR-2024-354

Title
Phasenfeldmodellierung von duktilen Bruchprozessen bei proportionaler und nicht-proportionaler Beanspruchung
Author(s)
A. Tsakmakis, M. Vormwald
DOI
10.48447/BR-2024-354
Event
56. Tagung des DVM-Arbeitskreises Bruchmechanik und Bauteilsicherheit – Tagung 2024
Year of publication
2024
Publication type
conference paper (PDF)
Language
German
Keywords
Phasenfeldmodellierung,duktile Bruchmechanik,Mixed Mode,Plastizitätstheorie