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Vorwort
5
Inhaltsverzeichnis
7
Glossar
12
1 Einleitung
17
1.1 Bruchvorgange in Natur und Technik
17
1.2 Die Bruchmechanik
21
1.3 Berechnungsmethoden fiir Risse
25
2 Einteilung der Bruchvorgange
27
2.1 Makroskopische Erscheinungsformen des Bruchs
27
2.2 MikroskopischeErscheinungsformen des Bruchs
31
2.3 Klassifikation der Bruchvorgange
32
3 Grundlagen der Bruchmechanik
35
3.1 Modellannahmen
35
3.2 Linear-elastische Bruchmechanik
37
3.3 Elastisch-plastische Bruchmechanik
93
3.4 Ermüdungsrisswachstum
127
3.5 Dynamische Bruchvorgänge
145
4 Methode der Finiten Elemente
159
4.1 Räumliche und zeitliche Diskretisierung der Randwertaufgabe
159
4.2 Energieprinzipien der Kontinuumsmechanik
162
4.3 Grundgleichungen der FEM
172
4.4 Numerische Realisierung der FEM
176
4.5 FEM für nichtlineare Randwertaufgaben
185
4.6 Explizite FEM: für dynamische Probleme
194
4.7 Arbeitsschritte bei der FEM-Analyse
196
5 FEM-Techniken zur Rissanalyse in linear-elastischen Strukturen
197
5.1 Auswertung der numerischen Lösung an der Rissspitze
197
5.2 Spezielle finite Elemente an der Rissspitze
201
5.3 Hybride Rissspitzenelemente
215
5.4 Die Methode der globalen Energiefreisetzungsrate
227
5.5 Die Methode des Rissschlie:f&integrals
230
5.6 FEM-Berechnung des J-Linienintegrals
244
5.7 FEM-Berechnung bruchmechanischer Gewichtsfunktionen
246
5.8 Beispiele
255
6 Numerische Berechnung verallgemeinerter Energiebilanzintegrale
263
6.1 Verallgemeinerte Energiebilanzintegrale
263
6.2 Erweiterung auf allgemeinere Belastungen
267
6.3 Dreidimensionale Versionen
270
6.4 Numerische Berechnung als äquivalentes Gebietsintegral
274
6.5 Berücksichtigung dynamischer Vorgänge
280
6.6 Erweiterung auf inhomogene Strukturen
282
6.8 Berechnung der T-Spannungen
289
6.9 Beispiele
292
6.10 Zusammenfassende Bewertung
299
7 FEM-Techniken zur Rissanalyse in elastisch-plastischen Strukturen
301
7.1 Elastisch-plastische Rissspitzenelemente
301
7.2 Auswertung der Rissöffnungsverschiebungen
303
7.3 Berechnung des J-Integrals und seine Bedeutung
305
7.4 Beispiele
313
8 Numerische Simulation des Risswachstums
321
8.1 Technik der Knotentrennung
321
8.2 Techniken der Elementmodifikation
323
8.3 Mitbewegte Rissspitzenelemente
326
8.4 Adaptive Vernetzungsstrategien
329
8.5 Kohäsivzonenmodelle
331
8.6 Schädigungsmechanische Madelle
339
8.7 Beispiele für Ermüdungsrisswachstum
341
8.8 Beispiele für duktiles Risswachstum
345
9 Anwendungsbeispiele
352
9.1 Lebensdauerbewertung eines Eisenbahnrades bei Ermüdungsrisswachstum
352
9.2 Sprödbruchbewertung eines Behalters unter Stoßbelastung
363
9.3 Zählbruchbewertung von Schweißverbindungen in Gasrohrleitungen
368
Anhang
380
Literaturverzeichnis
429
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