Aus Lexikon der Kunststoffprüfung
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Auswertemethode nach Rice, Paris und Merkle

J-Integral-Auswertungsmethode

Grundannahme der Auswertemethode

Bei der Bestimmung von bruchmechanischen Kennwerten nach dem J-Integral-Konzept werden J-Integral-Methoden eingesetzt.

Der Vorschlag zur Bestimmung von JRPM-Werten nach Rice, Paris und Merkle [1] basiert auf der Berücksichtigung der Verformung des ungekerbten Prüfkörpers und stellt ein Ein-Proben-Näherungsverfahren dar, welches für tiefgekerbte Prüfkörper mit a/W > 0,6 anwendbar ist.

Auswertemethode RPM1.jpg

Bild 1: Auswertung von Kraft-Kraftangriffspunktverschiebungs-Diagrammen zur Bestimmung von JIRPM (JIcRPM, JIdRPM) [1, 2]

Bestimmungsgleichungen für SENB- und CT-Prüfkörper

Die Bestimmungsgleichung lautet wie folgt:

 J_{I}^{RPM}=\frac{\lambda_{1}}{B(W-a)}\int_{f_{0}}^{f_{max}}Fdf_{max}=\frac{\lambda_{1}(A_{G}-A_{0})}{B(W-a)}

Für den Dreipunktbiegeprüfkörper (SENB) gilt für λ1 die folgende Festlegung:

λ1 = 2 für a/W > 0,6

Im Fall des Compact-Tension (CT)-Prüfkörpers wird folgende Beziehung benutzt:

 \lambda_{1}=f(a|W)\frac{1+\alpha}{1+\alpha^2}\ mit\ \alpha=\left [ \left [ (\frac{2a}{W-a})^2+2(\frac{2}{W-a})+2 \right ]^\frac{1}{2}-(\frac{2a}{W-a}) \right ]

A0 kann experimentell aus der Verformung des ungekerbten Prüfkörpers ermittelt oder auch berechnet werden (siehe [3]).

Auswerteprozedur

Die experimentelle Vorgehensweise zur Ermittlung von geometrieunabhängigen bruchmechanischen Kennwerten mit Hilfe des instrumentierten Kerbschlagbiegeversuches (IKBV) bei dynamischer Beanspruchung wird in der validierten Prozedur des Prüflabors „Mechanische Prüfung von Kunststoffen“: MPK-Prozedur „MPK-IKBV“ ausführlich erläutert [4].


Literaturhinweise

[1] Rice, J. R., Paris, J. G., Merkle, J. G.: Some Further Results of J-integral Analysis and Estimates. ASTM STP 536 (1973) 231–245
[2] Blumenauer, H., Pusch, G.: Technische Bruchmechanik. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig Stuttgart (1993) 3. Auflage, (ISBN 3-342-00659-5; siehe AMK-Büchersammlung unter E 29-3)
[3] Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 264/265 und S. 271–273 (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe AMK-Büchersammlung unter A 18)
[4] MPK-Prozedur MPK-IKBV (2016-08): Prüfung von Kunststoffen – Instrumentierter Kerbschlagbiegeversuch: Prozedur zur Ermittlung des Risswiderstandverhaltens aus dem instrumentierten Kerbschlagbiegeversuch