Modellierung spröder Rissbildung an Spannungskonzentrationen mit der Bruchmechanik finiter Risse

Die Entwicklung hoch beanspruchter Strukturen erfordert leistungsfähige Bewertungskonzepte für Spannungskonzentrationen. Durch Kombination klassischer Versagenshypothesen mit einem energetischen Bruchkriterium im Rahmen des Konzeptes der Bruchmechanik finiter Risse ermöglicht ein unlängst vorgeschlagenes hybrides Versagensmodell einen universellen Zugang zur spröden Rissbildung. In dieser Arbeit wird das Modell mittels einer neuen Finite-Elemente-Analyseprozedur in verallgemeinerter Form bereitgestellt. Durch Vergleich mit der neuen Formulierung konnten anhand von Kerbproblemen bekannte und neu entwickelte, auf asymptotischen Entwicklungen basierende, Lösungen validiert werden. Auch der Vergleich mit experimentellen Ergebnissen an Proben aus PMMA zeigte gute Übereinstimmung. Gleiches gilt für die Bewertung von CFK-Laminaten hinsichtlich Delaminationsversagen an freien Rändern. Weiterhin wurde das Modell zur Bewertung von Fügungen in Hochtemperatur-Brennstoffzellenstacks angewendet, wobei sich das neue Verfahren als ein sehr leistungsfähiges Werkzeug erwiesen hat.