Numerische Simulation in der Bruchmechanik

Abstract

Zunächst wird eine Einführung in die Bruchmechanik gegeben, darauffolgend werden linear elastische und elasto-plastische Bruchkriterien und deren analytische und numerische Berechnung vorgestellt. Anschließend wird ein CT-Proben-Modell in der ANSYS-Workbench und in ANSYS-Classic (APDL) erstellt. Dieses Modell wird nach verschiedenen analytischen, semi-empirischen und numerischen Methoden berechnet und die Berechnungsergebnisse mit einem Versuch verglichen. Anhand des CT-Proben-Modells in APDL wird die Wegabhängigkeit des J-Integrals, der Einfluss der Plastifizierung auf das J-Integral und Form und Größe der plastischen Zone untersucht. Im Anschluss wird ein zweites Modell (Scheibe mit mittigem Riss) in ANSYS-Classic und in der ANSYS-Workbench erstellt. Dieses wird dann ebenfalls nach verschiedenen analytischen, semi-empirischen und numerischen Methoden berechnet. Als letztes werden die Ergebnisse und Unterschiede der beiden Modelle verglichen.

Firstly, an introduction to fracture mechanics is given, followed by a presentation of linear elastic and elasto-plastic fracture criteria and their analytical and numerical calculation. Subsequently, a CT specimen model is created in the ANSYS-Workbench and in ANSYS-Classic (APDL). This model is calculated using various analytical, semi-empirical and numerical methods and the calculation results are compared with a test. Using the CT specimen model in APDL, the path dependence of the J-integral, the influence of plasticisation on the J-integral and the shape and size of the plastic zone are investigated. A second model (disc with central crack) is then created in ANSYS-Classic and in the ANSYS-Workbench. This is then also calculated using various analytical, semi-empirical and numerical methods. Finally, the results and differences between the two models are compared.