Aus Lexikon der Kunststoffprüfung
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Effektive Risslänge

Bei makroskopisch sprödem Bruchverhalten kommt es häufig durch die Spannungsüberhöhung vor der Rissspitze zu plastischen Verformungen, d. h. zur Ausbildung einer plastischen Zone. Unter der Annahme, dass die bei einer Rissvergrößerung in der Umgebung der Rissspitze dissipierte Energie proportional zur entstandenen Oberfläche (siehe auch: Bruchfläche) ist, wird der Radius der plastischen Zone als fiktive Verlängerung des Risses angesehen. Die Berücksichtigung dieser im Vergleich mit den Bauteilabmessungen und dem Ligament (Querschnitt vor dem Riss) kleinen plastischen Zone führte durch Irwin 1952 zu einer wesentlichen Erweiterung des GRIFFITH-Rissmodells und wird heute als Rissmodell nach IRWIN und Mc CLINTOCK bezeichnet. Durch die Berücksichtigung der plastischen Zone bei der Beschreibung der Zähigkeit wird formal der Übergang von der linear-elastischen Bruchmechanik (LEBM) zur LEBM mit Kleinbereichsfließen vollzogen. Bei Erfüllung der oben genannten Voraussetzung werden die wahre Risslänge a (oder auch Ausgangsrisslänge) und der Radius der plastischen Zone rpl zu einer effektiven Risslänge aeff zusammengefasst.

a_{eff} = a+r_{pl} \!

Die plastische Zone wird auf der Bruchfläche häufig in Form eines Bruchspiegels als Ausdruck des stabilen Risswachstums sichtbar und kann licht- oder rasterelektronenmikroskopisch nachgewiesen werden. Ein Beispiel wird in der Abbildung gezeigt.

Effektive risslaenge.jpg

Bild: Bruchfläche eines Ethylen/Propylen Randomcopolymers mit 4 mol-% Ethylen (a) und schematische Darstellung der charakteristischen Bereiche (b)


Literaturhinweise

  • Blumenauer, H., Pusch, G.: Technische Bruchmechanik, Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig Stuttgart (1993), (ISBN 3-342-00659-5; siehe AMK-Büchersammlung unter E 29-3)
  • Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 254 (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe AMK-Büchersammlung unter A 18)