J-Integralkonzept

Viele Werkstoffe unterliegen einer plastischen Verformung, d.h. sie verhalten sich elasto-plastisch, so dass kein linearer Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung gewährleistet ist. Dies führte in jüngster Zeit zur Entwicklung der elasto-plastischen Bruchmechanik und zur Fließbruchmechanik. Die wichtigsten dieser Verfahren sind:

  • COD (Crack Opening Displacement: Messung der Rissspitzenöffnungsverschiebung),
  • Bestimmung des J-lntegrals (als wegunabhängiges Linienintegral um eine Rissspitze) sowie die
  • Ermittlung der Risswiderstandskurven und des Zerreißmoduls.

Diese Verfahren gestatten besser als bisher, Schlüsse auf das Werkstoffverhalten in Bauteilen zu ziehen. Die nach dem COD- und J-Jntegralverfahren erhaltenen Werkstoffkennwerte lassen sich in KIc-Werte umrechnen.

Bei der Darstellung der Temperaturabhängigkeit der Bruchzähigkeit ist es bei duktilen Werkstoffen üblich, im unteren Temperaturbereich KIc-Werte und im oberen Temperaturbereich KJc- bzw. KQ-Werte (COD) zu bestimmen, ohne dies getrennt auszuweisen (Bild 1).

Das Bruchverhalten von grafithaltigen Gusseisenwerkstoffen wird durch Menge, Ausbildungsform (siehe Grafitform) und Größe der Grafitteilchen, durch die Gefügeausbildung und letztlich durch die chemische Zusammensetzung der Metallische Grundmasse deutlich beeinflusst.

Bei Raumtemperatur werden

für Stahlguss Kennwerte bis 5000 N/mm3/2,
für Gusseisen mit Kugelgrafit bis 3350 N/mm3/2,
für Temperguss bis 1800 N/mm3/2,
für Gusseisen mit Vermiculargrafit bis 1 575 N/mm3/2 und
für Gusseisen mit Lamellengrafit bis 630 N/mm3/2

angegeben.

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