Animationen

Zum besseren Verständnis der mechanischen Zusammenhänge im Bereich Bruchmechanik/Schädigungsmechanik haben wir einige unserer FE-Rechnungen animiert.

Die dabei entstandenen Filme liegen im MPEG-Format vor und können durch Anklicken des entsprechenden Verweises betrachtet werden. Voraussetzung dafür ist natürlich, dass ein passender Movieplayer im Webbrowser eingestellt ist (s. dazu in den Preferences/Helpers eines jeden Webbrowsers).

Dargestellt ist hier eine rotationssymmetrische Einheitszelle unter einachsigem Zug. In ihrem Zentrum befindet sich ein runder elastischer Partikel, der sich im Verlauf der Belastung von der ihn umgebenden Matrix ablöst. Farbig dargestellt ist die plastische Vergleichsdehnung (blau: kleine, rot: große plastische Vergleichsdehnung). Die zylindrische Zelle ist aufgeschnitten dargestellt, damit man die Zustände in ihrem Inneren betrachten kann.

Film im MPEG-Format (527 KB)

Auch hier handelt es sich um eine rotationssymmetrische Einheitszelle unter einachsigem Zug. Wie im vorherigen Beispiel ist im Inneren der Zelle ein Partikel eingebettet, der allerdings fest an der ihn umgebenden Matrix haftet. Im Laufe der ansteigenden Belastung bricht dieser Partikel nach Erreichen einer bestimmten (kritischen) Spannung. Bei weiter steigender Beanspruchung wächst der durch diesen Bruch entstandene Hohlraum. Auch diese Zelle ist aufgeschnitten dargestellt, damit man die Zustände in ihrem Inneren betrachten kann.

Film im MPEG-Format (806 KB)

Während eines Zugversuches entsteht im Inneren der Probe eine Zone, in der das Material geschädigt ist. Diese wächst im weiteren Verlauf der Belastung und erstreckt sich bei Bruch der Probe über den gesamten Probenquerschnitt. Dargestellt ist hier die Entwicklung dieser geschädigten Zone (rot).

Film im MPEG-Format (527 KB)

Der Film zeigt das Risswachstum in einem elastisch-plastischen Werkstoff aufgrund einer Belastung in vertikaler Richtung. Das Risswachstum wird mit Hilfe von Kohäsivelementen beschrieben. Dargestellt ist die Entwicklung der Rissöffnungsspannung, deren Maximum mit der Rissspitze mitwandert.

Film im MPEG-Format (1.8 MB)

Genau wie im vorigen Film wird hier das Risswachstum in einer SE(B)-Probe aus elastisch-plastischem Werkstoff dargestellt. Aufgrund der Belastung kommt es im Bereich vor der Rissspitze zur Schädigung des Materials durch das Entstehen, Wachsen und Zusammenwachsen von Hohlräumen. Bei maximaler Schädigung (roter Bereich) hat der entsprechende Bereich der Probe versagt. Der Riss wächst so mit der Schädigung durch das Probenligament. Die Berechnung erfolgte mit dem GTN-Modell.

Film im MPEG-Format (3.6 MB)

Der Film zeigt das Eindringen eines starren halbkugelförmigen Körpers in eine vorgespannte kreuzförmige Blechprobe. Die Widerlager sind als (grüne) Zylinder zu erkennen. Der vertikal eindringende Stempel verformt das Blech bis zum Entstehen eines kreisförmigen Risses, hier als Kontur der Schädigung rot zu erkennen. Im zweiten Teil des Filmes ist der geschädigte Bereich der Probe vergrößert als Detail dargestellt.

Film im MPEG-Format (920 KB)

Dargestellt ist die Kriechverformung in einer Turbinenschaufel als Funktion der Zeit. Angenommen wurde eine zeitlich konstante Fliehkraftbelastung und eine Gastemperatur von 800 °C. Die Berechnung wurde mit einem Materialgesetz für viskoplastisches Verhalten (Chaboche-Modell) durchgeführt.

Film im MPEG-Format (250 KB)

Eine gekerbte Rundzugprobe verformt sich unter zyklischer Belastung. Während im ersten Lastzyklus keine oder nur eine sehr geringe Schädigung auftritt, beschleunigt die Schädigungsentwicklung im zweiten und dritten Zyklus sehr stark und führt zum Versagen der Probe.

Film im MPEG-Format (250 KB)

Ein texturiertes repräsentatives Volumenelement (RVE) unter reinem Schub sowie biaxialer Zugbelastung. Gezeigt werden die deformierte Struktur sowie Konturen gleicher Spannungen (dritte Invariante des Spannungstensors). Berechnung mithilfe der Kristallplastizität. Das Material entspricht einem gewalzten Reinmagnesium-Polykristall.

Film im Quicktime-Format (282 MB!)