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Einfluss von bi-axialen Beanspruchungen auf das Plastizitäts-induzierte Rissschließen

Die Einflussfaktoren auf Ermüdungsrisse werden in schädigende und schützende Mechanismen aufgeteilt. Im Paris Bereich von Rissfortschrittskurven von duktilen Werkstoffen gilt insbesondere das Plastizitäts-induzierte Rissschließen als der maßgebende Rissschließmechanismus eines Mode I belasteten Ermüdungsrisses. Ziel des Beitrages ist es, Plastizitäts-induziertes Rissschließen unter bi-axialen Beanspruchungen zu untersuchen. Grundlage der Untersuchung bildet ein 3D FE Rissfortschrittsmodell einer biaxialen Kreuzprobe mit bilinearer isotroper Verfestigung der Aluminiumlegierung AA2024-T3, welche vertikal und parallel zum Risspfad gleichphasig belastet wird. Kernstück bildet die Kontaktdefinition mit Kontaktelementen, welches es ermöglicht die Kontaktdruckverteilungen in Folge…

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Die Einflussfaktoren auf Ermüdungsrisse werden in schädigende und schützende Mechanismen aufgeteilt. Im Paris Bereich von Rissfortschrittskurven von duktilen Werkstoffen gilt insbesondere das Plastizitäts-induzierte Rissschließen als der maßgebende Rissschließmechanismus eines Mode I belasteten Ermüdungsrisses. Ziel des Beitrages ist es, Plastizitäts-induziertes Rissschließen unter bi-axialen Beanspruchungen zu untersuchen. Grundlage der Untersuchung bildet ein 3D FE Rissfortschrittsmodell einer biaxialen Kreuzprobe mit bilinearer isotroper Verfestigung der Aluminiumlegierung AA2024-T3, welche vertikal und parallel zum Risspfad gleichphasig belastet wird. Kernstück bildet die Kontaktdefinition mit Kontaktelementen, welches es ermöglicht die Kontaktdruckverteilungen in Folge von Plastizitäts-induzierten Rissschließen in 3D zu untersuchen. Des Weiteren werden anhand von Parameterstudien die Auswirkungen verschiedener, zum Risspfad paralleler Druck- oder Zugbeanspruchungen auf den Rissöffnungsspannungsintensitätsfaktor Kop analysiert. Die Resultate zeigen, dass mit ansteigender Druckbeanspruchung in Rissrichtung die Kontaktfläche zunimmt, der Kontaktdruck jedoch abnimmt, was sich ebenfalls im Rissöffnungsverhalten wiederspiegelt. Zugbeanspruchungen in Risswachstumsrichtung verstärken den Kontaktdruck auf der Rissfläche, führen jedoch zu keiner signifikanten Änderung des Kontaktortes.

Reference
BR-2025-491

Title
Einfluss von bi-axialen Beanspruchungen auf das Plastizitäts-induzierte Rissschließen
Author(s)
F. Paysan, E. Breitbarth
DOI
10.48447/BR-2025-491
Event
57. Tagung des DVM-Arbeitskreises Bruchmechanik und Bauteilsicherheit – Tagung 2025
Year of publication
2025
Publication type
conference paper (PDF)
Language
German
Keywords
Rissschließen,Bi-axiale Beanspruchung,Digitale Bildkorrelation,FEM