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Bruchmechanik_WS2014/15 - Fachgebiet Strukturmechanik

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Strukturintegrität
und Bruchmechanik
3V + 1Ü
Vorlesungsankündigung WS 2014/2015
Fachgebiet Strukturmechanik, Prof. Dr.-Ing. W. Becker
Inhalt
Diese Vorlesungsveranstaltung ist der Gewährleistung struktureller Integrität, der adäquaten Festigkeitsbewertung, der Identifikation und Bewertung von potentiellen Schwachstellen in mechanischen Strukturen und der bruchmechanischen Bewertung gewidmet. Sie ergänzt die Vorlesungsveranstaltung Mechanik elastischer Strukturen I + II, setzt diese aber nicht notwendigerweise voraus.
Unter anderem beschäftigt sich die Vorlesung mit der Beanspruchungsverteilung um Spannungskonzentratoren, wie Löcher, Kerben und Risse. Es werden sowohl die Techniken der klassischen Festigkeitsbewertung als auch moderne Versagenskriterien vermittelt, insbesondere auch
für Composite-Strukturen. Weiter erfolgt eine Einführung in die linear-elastische und elastischplastische Bruchmechanik, in deren Denkweisen, Konzepte und Bewertungsmöglichkeiten. Ein
Einblick in die Kontinuums-Schädigungsmechanik rundet die Veranstaltung schließlich ab.
Damit liefert die Vorlesung eine aktuelle Palette von Auslegungskonzepten und Bewertungstechniken für die unterschiedlichsten mechanischen Strukturen, beispielsweise im allgemeinen Maschinenbau, in der Luft- und Raumfahrt, aber auch im Bauwesen.
Vorlesungszeiten:
Montag, 8:00 - 9:40 Uhr (V) in L101/73
Donnerstag, 8:00 - 8:45 Uhr (V) und 8:55 - 9:40 Uhr (Ü) in L101/73
Vorlesungsbeginn:
Montag, 13.Okt.2014 um 8:00 Uhr in Raum L101/73
Ansprechpartner:
Prof. Dr.-Ing. Wilfried Becker, Raum L501/347a, Tel.: 16-3174
Dipl.-Ing. Nina-Carolin Fahlbusch, Raum L501/343a, Tel.: 16-5470, fahlbusch@fsm.tu-darmstadt.de
Gliederung
1. Einführung
2. Grundlagen der Elastizitätstheorie zur Beanspruchungsanalyse
3. „Klassische"Versagenskriterien
4. Versagenskriterien für moderne Verbundwerkstoffe
5. Spannungskonzentrationen an Löchern, Kerben und Rissen
6. Lochgrößeneffekt
7. Linear-elastische Riss-Bruchmechanik
8. Elastisch-plastische Bruchmechanik
9. Hybride Versagenskriterien
10. Einblick in die Kontinuums-Schädigungsmechanik
Literatur zur Vorlesung
• D. Gross, Th. Seelig:
Bruchmechanik mit einer Einführung in die Mikromechanik.
Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2001
• H. Neuber:
Kerbspannungslehre – Theorie der Spannungskonzentration,
genaue Berechnung der Festigkeit.
Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2001.
• C. Mattheck:
Warum alles kaputt geht – Form und Versagen in Natur und Technik.
Verlag Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, 2003
• T. L. Anderson:
Fracture Mechanics – Fundamentals and Applications, 2nd edition.
CRC Press, Boca Raton, 1995.
• J. Lemaitre:
A Course on Damage Mechanics.
Springer-Verlag,Berlin, Heidelberg, 1992.
• M. F. Kanninen, C. H. Popelar:
Advanced Fracture Mechanics.
Oxford University Press 1985.
• H. Schürmann:
Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden.
Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2005.
• W. Becker, D. Gross:
Mechanik elastischer Körper und Strukturen.
Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2002.
• N. I. Mußchelischwili:
Einige Grundaufgaben zur mathematischen Elastizitätstheorie.
München: Carl Hanser Verlag 1971.
• S. G. Lekhnitskii:
Anisotropic Plates.
New York: Gordon and Breach 1968.
• G. N. Sawin:
Spannungserhöhung am Rande von Löchern.
Berlin: VEB Verlag Technik 1956.
• J. Li, X., B. Zhang:
A criterion study for non-singular stress concentrations in brittle or quasi-brittle materials.
Engineering Fracture Mechanics 73 (2006), 505-523.
• R. G. Cuntze:
Efficient 3D and 2D failure conditions for UD laminae and their application within the verification of the laminate design.
Composites Science and Technology 66 (2006), 1081-1096.
• D. Taylor, P. Cornetti, N. Pugno:
The fracture mechanics of finite crack extension.
Engineering Fracture Mechanics 72 (2005), 1021-1038.
• M. J. Hinton, A. S. Kaddour, P. D. Soden:
A comparison of the predictive capabilities of current failure theories for composite laminates,
judged against experimental evidence.
Composites Science and Technology 62 (2002), 1725-1797.
• D. Leguillon:
Strength or toughness? A criterion for crack onset at a notch.
European Journal of Mechanics A/Solids 21 (2002), 61-72.
• W. Becker, D. Gross:
About the Dugdale crack under mixed mode loading.
International Journal of Fracture 37 (1988),163-170.
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