Die sichere Auslegung von Bauteilen kommt an der Anwendung bruchmechanischer Methoden heute nicht mehr vorbei. Das vorliegende Buch bietet eine Einführung in diese Methoden mit besonderen Schwerpunkten auf dem aktuellen Stand der bruchmechanischen Kennwertermittlung und den Methoden der analytischen bruchmechanischen Bauteilbewertung. Es beschreibt die Mechanismen von Risswachstum und Bruch, die grundlegenden Konzepte der Bruchmechanik, die analytische Ermittlung der Rissspitzenbelastung in Bauteilen sowie die Anwendung der Bruchmechanik in unterschiedlichen Kontexten. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der praktischen Anwendung u. a. anhand von Demonstrationsbeispielen, die im Detail nachvollzogen werden können.
Aktualisiert: 2023-05-08
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Die sichere Auslegung von Bauteilen kommt an der Anwendung bruchmechanischer Methoden heute nicht mehr vorbei. Das vorliegende Buch bietet eine Einführung in diese Methoden mit besonderen Schwerpunkten auf dem aktuellen Stand der bruchmechanischen Kennwertermittlung und den Methoden der analytischen bruchmechanischen Bauteilbewertung. Es beschreibt die Mechanismen von Risswachstum und Bruch, die grundlegenden Konzepte der Bruchmechanik, die analytische Ermittlung der Rissspitzenbelastung in Bauteilen sowie die Anwendung der Bruchmechanik in unterschiedlichen Kontexten. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der praktischen Anwendung u. a. anhand von Demonstrationsbeispielen, die im Detail nachvollzogen werden können.
Aktualisiert: 2023-05-08
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In dieser Arbeit werden Bruchbildungs-, Kristallisations- und Kristallauflösungsprozesse in unterirdischen hydrothermalen Umgebungen auf Mikroebene numerisch untersucht. Für die Abbildung dieser Prozesse werden Phasenfeld-Modelle vorgestellt. Es werden Bildungsprozesse von Mineraladern in Kalksteinen und in quarzreichen Mikrostrukturen und Auflösungsprozesse von verschiedenen Mineralen modelliert, wobei verschiedene Einflussfaktoren auf die sich bildenden Kristallstrukturen untersucht werden. This work focuses on the numerical investigation of fracture formation, crystallization, and crystal dissolution processes in subsurface hydrothermal environments on microscale. Phase-field models are presented and applied to these processes. The formation of mineral veins in limestones and in quartz-rich microstructures are modeled to investigate different factors which influence the evolving crystal structure. Moreover, crystal dissolution processes of different minerals are modeled.
Aktualisiert: 2023-02-23
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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Charakterisierung von polymeren Peelsystemen durch Anwendung neuartiger Methoden der experimentellen Bruchmechanik. Die dabei im Fokus stehenden polymeren Peelsysteme sind homogene oder heterogene polymere Werkstoffsysteme, deren gewolltes oder ungewolltes Versagen durch einen Peelvorgang (einen Schälvorgang) herbeigeführt wird. Die polymeren Peelsysteme wurden mit Hilfe eines Fügevorgangs gebildet.
Hinsichtlich der bruchmechanischen Bewertung von Peelsystemen bzw. Peelvorgängen existiert bislang keine verallgemeinerte Betrachtung unter Einbeziehung der verschiedenen Versagensarten (kohäsiv, adhäsiv, hybrid) und der verschiedenen Fügearten wie beispielsweise Siegeln (thermisch, thermo-mechanisch) und Kleben sowie unter Berücksichtigung der Verfahrensparameter für die Erzeugung des Peelsystems. Die vorliegende Arbeit soll einen Beitrag zur Überwindung dieser wissenschaftlichen Lücke leisten. Im Fokus der experimentellen Arbeiten stand die Vorstellung, Erprobung und Anwendung neuartiger Methoden der experimentellen Bruchmechanik mit dem Ziel der umfassenden Charakterisierung von polymeren Peelsystemen. Mit Hilfe dieser neuartigen Methoden konnte eine verallgemeinerte bruchmechanische Bewertung von polymeren Peelsystemen sowie die Ableitung von übergeordneten Zusammenhängen zwischen Struktur und Eigenschaften vorgenommen werden. Darüber hinaus wurde die Aussagefähigkeit der bruchmechanischen Kennwerte im Ergebnis der neuartigen bzw. weiterentwickelten Methoden anhand von Beispielen bewertet.
Aktualisiert: 2022-12-22
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Die sichere Auslegung von Bauteilen kommt an der Anwendung bruchmechanischer Methoden heute nicht mehr vorbei. Das vorliegende Buch bietet eine Einführung in diese Methoden mit besonderen Schwerpunkten auf dem aktuellen Stand der bruchmechanischen Kennwertermittlung und den Methoden der analytischen bruchmechanischen Bauteilbewertung. Es beschreibt die Mechanismen von Risswachstum und Bruch, die grundlegenden Konzepte der Bruchmechanik, die analytische Ermittlung der Rissspitzenbelastung in Bauteilen sowie die Anwendung der Bruchmechanik in unterschiedlichen Kontexten. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der praktischen Anwendung u. a. anhand von Demonstrationsbeispielen, die im Detail nachvollzogen werden können.
Aktualisiert: 2023-04-01
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Die sichere Auslegung von Bauteilen kommt an der Anwendung bruchmechanischer Methoden heute nicht mehr vorbei. Das vorliegende Buch bietet eine Einführung in diese Methoden mit besonderen Schwerpunkten auf dem aktuellen Stand der bruchmechanischen Kennwertermittlung und den Methoden der analytischen bruchmechanischen Bauteilbewertung. Es beschreibt die Mechanismen von Risswachstum und Bruch, die grundlegenden Konzepte der Bruchmechanik, die analytische Ermittlung der Rissspitzenbelastung in Bauteilen sowie die Anwendung der Bruchmechanik in unterschiedlichen Kontexten. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der praktischen Anwendung u. a. anhand von Demonstrationsbeispielen, die im Detail nachvollzogen werden können.
Aktualisiert: 2023-04-06
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Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Ermüdungsmechanismen eines niedriglegierten martensitischen Vergütungsstahls 50CrMo4 im Bereich sehr hoher Lastspielzahlen. Niedriglegierte Vergütungsstähle finden im allgemeinen Maschinenbau und im Fahrzeugbau eine weite Verbreitung. Diese Werkstoffgruppe zeichnet sich unter anderem aus durch die moderaten Beschaffungskosten und die Möglichkeit die Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften individuell an den Einsatzzweck anzupassen. Für eine sichere Auslegung der Bauteile ist die Kenntnis über die Ermüdungsmechanismen bei hohen Lastspielzahlen von entscheidender Bedeutung. Im Rahmen dieser Arbeit sind Ermüdungsversuche unter Berücksichtigung der Werkstofffestigkeit und des Frequenzeinflusses durchgeführt worden. Versuchsbegleitende in-situ-Methoden wie die Thermographie oder die Rasterelektronenmikroskopie ermöglichen eine frühzeitige Detektion der Ermüdungsschädigung. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass die Schädigungsmechanismen eines Werkstoffes sehr stark vom Wärmebehandlungsprozess, der Verteilung der Legierungselemente, der Prüffrequenz und dem kritischen Probenvolumens abhängig sind.
Aktualisiert: 2020-07-17
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Für Festigkeitsberechnungen ist ein fundiertes Verständnis der Werkstofftechnik erforderlich. Das zweibändige Lehr- und Übungsbuch "Festigkeitslehre und Werkstoffmechanik" verzahnt die klassische Festigkeitslehre eng mit der Werkstofftechnik.
Band 2 "Werkstoffmechanik" hilft dem Leser, das mechanische Verhalten der Werkstoffe im Einsatz richtig zu beurteilen. Zahlreiche Verständnisfragen am Ende aller Hauptkapitel ermöglichen eine Kontrolle des Lernfortschritts.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Aktualisiert: 2023-03-14
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Aktualisiert: 2023-03-14
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Aktualisiert: 2023-03-14
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Eisenbahnen sind aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Doch während mehrheitlich die Züge als Transportmittel im Vordergrund stehen, rückt dieses zweibändige Werk die Eisenbahnschienen in das Zentrum der Betrachtung. Deren Weiterentwicklung ist auch heute noch längst nicht abgeschlossen. Sie müssen gewaltige Lasten tragen und dabei hohe Geschwindigkeiten aushalten. Zur Ausfall- und Unfallreduzierung beschäftigen sich die Autoren mit Schienenfehlern.In diesem ersten von zwei Bänden stehen die Geschichte der Defektanalyse sowie die Untersuchung und Bewertung von Schienenfehlern im Fokus.Die Autoren betrachten zunächst historische Schadensfälle näher. Sie beschreiben, was bereits in der Vergangenheit getan wurde, um Probleme zu vermeiden und untersuchen folgende Teilaspekte genauer: die systematische Klassifizierung von Schienenfehlern, die Ursachen für das Auftreten von Defekten und deren Folgen, die Gegenmaßnahmen zur Verbesserung der Schienenhaltbarkeit sowie die Analyse des Verschleißes der Schienen und des Materials im Betrieb.Die Autoren führen Sie in die systematische Kodierung und Charakterisierung der als Schienenfehler bezeichneten Defekte ein. Dabei orientieren sie sich an der eisenbahntechnischen Praxis. Analysiert werden in diesem Band insbesondere rissartige Defekte, Brüche, plastische Deformationen und Verschleißerscheinungen. Mit Hilfe statistischer Analysen und Auswertungen des Auftretens von Schienenfehlern leiten die Autoren praxisrelevante Korrelationen und Abhängigkeiten ab.Sie erfahren mehr über die wesentlichen Materialeigenschaften der Schienenwerkstoffe, über die Beanspruchung von Schienen durch Radkräfte und Temperaturen bzw. Temperaturänderungen.Ziel dieses Bandes ist es, die Betriebssicherheit von Eisenbahnschienen langfristig zu verbessern.
Aktualisiert: 2023-04-03
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Aktualisiert: 2021-05-10
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Eisenbahnen sind aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Doch während mehrheitlich die Züge als Transportmittel im Vordergrund stehen, rückt dieses zweibändige Werk die Eisenbahnschienen in das Zentrum der Betrachtung. Deren Weiterentwicklung ist auch heute noch längst nicht abgeschlossen. Sie müssen gewaltige Lasten tragen und dabei hohe Geschwindigkeiten aushalten. Zur Ausfall- und Unfallreduzierung beschäftigen sich die Autoren mit Schienenfehlern.In diesem ersten von zwei Bänden stehen die Geschichte der Defektanalyse sowie die Untersuchung und Bewertung von Schienenfehlern im Fokus.Die Autoren betrachten zunächst historische Schadensfälle näher. Sie beschreiben, was bereits in der Vergangenheit getan wurde, um Probleme zu vermeiden und untersuchen folgende Teilaspekte genauer: die systematische Klassifizierung von Schienenfehlern, die Ursachen für das Auftreten von Defekten und deren Folgen, die Gegenmaßnahmen zur Verbesserung der Schienenhaltbarkeit sowie die Analyse des Verschleißes der Schienen und des Materials im Betrieb.Die Autoren führen Sie in die systematische Kodierung und Charakterisierung der als Schienenfehler bezeichneten Defekte ein. Dabei orientieren sie sich an der eisenbahntechnischen Praxis. Analysiert werden in diesem Band insbesondere rissartige Defekte, Brüche, plastische Deformationen und Verschleißerscheinungen. Mit Hilfe statistischer Analysen und Auswertungen des Auftretens von Schienenfehlern leiten die Autoren praxisrelevante Korrelationen und Abhängigkeiten ab.Sie erfahren mehr über die wesentlichen Materialeigenschaften der Schienenwerkstoffe, über die Beanspruchung von Schienen durch Radkräfte und Temperaturen bzw. Temperaturänderungen.Ziel dieses Bandes ist es, die Betriebssicherheit von Eisenbahnschienen langfristig zu verbessern.
Aktualisiert: 2023-04-04
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Aktualisiert: 2021-05-10
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BASt Heft 1130: Numerische Simulation der Rissausbreitung in flexiblen Asphaltbefestigungen durch Verkehrslasten
120 S., 111 Abb., 43 Tab., ISBN 978-3-95606-363-3, 2018, EUR 19,50
Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung von Grundlagen zur Simulation des Rissverhaltens von flexiblen Straßenbefestigungen. Die Mechanismen der Rissentstehung von Asphalten lassen sich zuerst experimentell mit zeitraffenden statischen und dynamischen Versuchen studieren, um genaue Kenntnis über die belastungsabhängigen Rissverläufe in Asphalten zu gewinnen. Zur Analyse der Rissausbreitung in Asphaltschichten sind die An-
sätze des Kohäsivzonenmodells (CZM) der kommerziellen FE-Software ABAQUS heranzuziehen.
Anhand der Untersuchungsergebnisse lässt sich grundsätzlich feststellen, dass mit Methoden der Spannungsoptik und der Photogrammetrie die Rissentwicklung dokumentiert werden kann. Die entwickelten CZM für die untersuchten Asphalte erlauben es, das Rissverhalten von Straßen im Computer zu simulieren. Liegen genug Erkenntnisse/Untersuchungen vor, kann eine exakte Prognose der Lebensdauer der Asphaltbefestigung nach Eintritt der Makro-Rissbildung ermöglicht werden. Die entwickelten CZM können somit die Rechenverfahren in der RDO Asphalt 09 zur Dimensionierung der Asphaltbefestigungen sinnvoll ergänzen, um mithilfe realitätsnäherer Modellierungen die Genauigkeit der prognostizierten Beanspruchungszustände zu verbessern und die Güte, Wirtschaftlichkeit und Sicherheit der rechnerischen Dimensionierungsmethode weiter zu steigern.
Weiterer Forschungsbedarf besteht noch darin, die entwickelten CZM durch Parallelisierung der Re‑
chenaufgabe zu optimieren. Ferner sind weitere Materialeigenschaften und Stoffmodelle (z. B. die Viskoelastiziät für die Kontinuumselemente) ein--zu‑
binden.
Aktualisiert: 2023-01-16
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Ziel dieser Arbeit war es, ein Compound aus Partikeln aus untereinander vernetzten Polymerketten, sogenannten Kolloiden, und thermoplastischem Matrixmaterial basierend auf dem gleichen Monomer (MMA) aus ingenieurwissenschaftlicher Sicht zu charakterisieren und die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen zu klären. Durchgeführt wurden die Untersuchungen an Compounds mit Kolloiden mit verschiedenen Größen, Vernetzungsgraden und Anteilen, die zunächst in Benzol mit dem Matrixmaterial, Plexiglas® 6N, vermischt wurden.
Neben der Überprüfung der mechanischen, wurden auch die thermischen, rheologischen und optischen Eigenschaften der Compounds betrachtet und deren Herstellbarkeit mittels eines Doppelschneckenextruders nachgewiesen. Die Analyse der Zusammenhänge zwischen den Eigenschaften und der Struktur der Materialien wurden mittels der mikroskopischen Untersuchung der Bruchflächen und der Analyse von mikromechanischen Effekten, wie Rissentstehung und -ausbreitung, durchgeführt.
Aktualisiert: 2020-06-05
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Aktualisiert: 2023-04-04
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Aktualisiert: 2023-04-04
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Aktualisiert: 2023-04-03
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