Eindruckbruchmechanik - Versionsgeschichte

Oluschinski am 8. Januar 2026 um 10:14 Uhr

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			==Siehe auch==
			*[[Nano-Eindringprüfung]]
			*[[Instrumentierte Härtemessung mit Temperierung]]

Loeffler-Kamann am 4. Juli 2024 um 09:44 Uhr

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	\|[https://researchgate.net/profile/Ralf-Lach Lach, R.], Gyurova, L. A., [[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]]: Application of Indentation Fracture Mechanics Approach for Determination of Fracture Toughness of Brittle Polymer Systems. Polymer Testing 26 (2007) 51–59		\|[https://researchgate.net/profile/Ralf-Lach Lach, R.], Gyurova, L. A., [[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]]: [https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2006.08.006 Application of Indentation Fracture Mechanics Approach for Determination of Fracture Toughness of Brittle Polymer Systems.] Polymer Testing 26 (2007) 51–59
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Oluschinski am 23. März 2023 um 10:43 Uhr

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	\|Munz, D., Fett, T.: Ceramics – Mechanical Properties, Failure Behaviour, Materials Selection. Springer Verlag, Berlin (1999) S. ~~34ff~~		\|Munz, D., Fett, T.: Ceramics – Mechanical Properties, Failure Behaviour, Materials Selection. Springer Series in Materials Science, Vol. 36, Springer Verlag, Berlin (1999) S. 34 ff (ISBN 978-3-642-63580-9, e-Book ISBN 978-3-642-58407-7)
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Oluschinski am 28. November 2022 um 08:05 Uhr

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	\|Lach, R., Gyurova, L. A., [[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]]: Application of Indentation Fracture Mechanics Approach for Determination of Fracture Toughness of Brittle Polymer Systems. Polymer Testing 26 (2007) 51–59		\|[https://researchgate.net/profile/Ralf-Lach Lach, R.], Gyurova, L. A., [[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]]: Application of Indentation Fracture Mechanics Approach for Determination of Fracture Toughness of Brittle Polymer Systems. Polymer Testing 26 (2007) 51–59
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Oluschinski am 12. August 2019 um 09:12 Uhr

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	\|Munz, D., Fett, T.: ~~Ceramics–Mechanical~~ Properties, Failure Behaviour, Materials Selection. Springer Verlag, Berlin (1999) S. 34ff		\|Munz, D., Fett, T.: Ceramics – Mechanical Properties, Failure Behaviour, Materials Selection. Springer Verlag, Berlin (1999) S. 34ff
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Reincke am 16. Februar 2018 um 13:51 Uhr

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	==Grundlagen der Eindruckbruchmechanik==		==Grundlagen der Eindruckbruchmechanik==

	Die Eindruckbruchmechanik ist ein spezielles Verfahren der linear-elastischen [[Bruchmechanik]], deren Anwendung auf sehr spröde Werkstoffe, meist Keramiken oder Gläser, seltener auch [[Thermoplaste]] oder [[Duroplaste\|Duromere]] bzw. Polymer-Keramik-Hybridwerkstoffe, beschränkt ist. Ähnlich wie bei der [[Härte]]prüfung dringt während des Belastungsvorganges ein harter [[Eindringkörper]] in einen plattenförmigen [[Prüfkörper]] ausreichender Dicke und Größe ein. Dabei werden zumeist Vickers- oder Berkovichpyramiden, deutlich seltener auch kegel- oder kugelförmige [[Eindringkörper]] verwendet. Die Größe des nach erfolgter Entlastung entstandenen Eindrucks sowie die Länge der während des Belastungsvorganges gewachsenen, auswerterelevanten [[Riss]]e werden ausgemessen und zusammen mit der maximal aufgebrachten Kraft zur Ermittlung eines [[Bruchmechanik\|Spannungsintensitätsfaktors]] herangezogen. Die während des Entlastungsvorganges entstandenen [[Riss]]e erfahren dagegen keinerlei Berücksichtigung. Neben einer spannungsdeterminierten Bewertung des [[Zähigkeit]]sverhaltens mittels des Spannungsintensitätsfaktors erfolgt, wenn auch sehr selten, einer energiedeterminierte Bewertung mittels der Energiefreisetzungsrate, was jedoch die Aufnahme von Kraft-Eindringtiefe-Diagrammen im Rahmen der [[Härte#Instrumentierte Härteprüfung\|Instrumentierten Härteprüfung]] voraussetzt.<br>		Die Eindruckbruchmechanik ist ein spezielles Verfahren der linear-elastischen [[Bruchmechanik]], deren Anwendung auf sehr spröde Werkstoffe, meist Keramiken oder Gläser, seltener auch [[Thermoplaste]] oder [[Duroplaste\|Duromere]] bzw. Polymer-Keramik-Hybridwerkstoffe, beschränkt ist. Ähnlich wie bei der [[Härte]]prüfung dringt während des Belastungsvorganges ein harter [[Eindringkörper]] in einen plattenförmigen [[Prüfkörper]] ausreichender Dicke und Größe ein. Dabei werden zumeist Vickers- oder Berkovichpyramiden, deutlich seltener auch kegel- oder kugelförmige [[Eindringkörper]] verwendet. Die Größe des nach erfolgter Entlastung entstandenen Eindrucks sowie die Länge der während des Belastungsvorganges gewachsenen, auswerterelevanten [[Riss]]e werden ausgemessen und zusammen mit der maximal aufgebrachten Kraft zur Ermittlung eines [[Bruchmechanik\|Spannungsintensitätsfaktors]] herangezogen. Die während des Entlastungsvorganges entstandenen [[Riss]]e erfahren dagegen keinerlei Berücksichtigung. Neben einer spannungsdeterminierten Bewertung des [[Zähigkeit]]sverhaltens mittels des Spannungsintensitätsfaktors erfolgt, wenn auch sehr selten, einer energiedeterminierte Bewertung mittels der [[Energiefreisetzungsrate]], was jedoch die Aufnahme von Kraft-Eindringtiefe-Diagrammen im Rahmen der [[Härte#Instrumentierte Härteprüfung\|Instrumentierten Härteprüfung]] voraussetzt.<br>
	Grundsätzlich muss zwischen Risssystemen, wie sie z. B. an kugelförmigen ~~Eindringkörper~~ entstehen, und Risssystemen z. B. an Vickerspyramiden unterschieden werden. Während die Anzahl der auswerterelevanten Risse an kugelförmigen [[Eindringkörper]]n unbestimmt ist und auch von der Prüfkraft F abhängig ist, ist die Anzahl der Risse an Vickerspyramiden werkstoffabhängig wohldefiniert.		Grundsätzlich muss zwischen Risssystemen, wie sie z. B. an kugelförmigen Eindringkörpern entstehen, und Risssystemen z. B. an Vickerspyramiden unterschieden werden. Während die Anzahl der auswerterelevanten Risse an kugelförmigen [[Eindringkörper]]n unbestimmt ist und auch von der Prüfkraft F abhängig ist, ist die Anzahl der Risse an Vickerspyramiden werkstoffabhängig wohldefiniert.

	==Rissentstehung an spröden Werkstoffen==		==Rissentstehung an spröden Werkstoffen==
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	\|Gyurova, L. A.: Application of Indentation Fracture Mechanics Methods for the Investigation of Brittle Polymer Systems. Masterarbeit, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, 2005 (siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter B3-112)		\|Gyurova, L. A.: Application of Indentation Fracture Mechanics Methods for the Investigation of Brittle Polymer Systems. Masterarbeit, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, 2005 (siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter B 3-112)
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Eindruckbruchmechanik
__FORCETOC__
==Grundlagen der Eindruckbruchmechanik==

Die Eindruckbruchmechanik ist ein spezielles Verfahren der linear-elastischen [[Bruchmechanik]], deren Anwendung auf sehr spröde Werkstoffe, meist Keramiken oder Gläser, seltener auch [[Thermoplaste]] oder [[Duroplaste|Duromere]] bzw. Polymer-Keramik-Hybridwerkstoffe, beschränkt ist. Ähnlich wie bei der [[Härte]]prüfung dringt während des Belastungsvorganges ein harter [[Eindringkörper]] in einen plattenförmigen [[Prüfkörper]] ausreichender Dicke und Größe ein. Dabei werden zumeist Vickers- oder Berkovichpyramiden, deutlich seltener auch kegel- oder kugelförmige [[Eindringkörper]] verwendet. Die Größe des nach erfolgter Entlastung entstandenen Eindrucks sowie die Länge der während des Belastungsvorganges gewachsenen, auswerterelevanten [[Riss]]e werden ausgemessen und zusammen mit der maximal aufgebrachten Kraft zur Ermittlung eines [[Bruchmechanik|Spannungsintensitätsfaktors]] herangezogen. Die während des Entlastungsvorganges entstandenen [[Riss]]e erfahren dagegen keinerlei Berücksichtigung. Neben einer spannungsdeterminierten Bewertung des [[Zähigkeit]]sverhaltens mittels des Spannungsintensitätsfaktors erfolgt, wenn auch sehr selten, einer energiedeterminierte Bewertung mittels der Energiefreisetzungsrate, was jedoch die Aufnahme von Kraft-Eindringtiefe-Diagrammen im Rahmen der [[Härte#Instrumentierte Härteprüfung|Instrumentierten Härteprüfung]] voraussetzt. 
Grundsätzlich muss zwischen Risssystemen, wie sie z. B. an kugelförmigen Eindringkörper entstehen, und Risssystemen z. B. an Vickerspyramiden unterschieden werden. Während die Anzahl der auswerterelevanten Risse an kugelförmigen [[Eindringkörper]]n unbestimmt ist und auch von der Prüfkraft F abhängig ist, ist die Anzahl der Risse an Vickerspyramiden werkstoffabhängig wohldefiniert.

==Rissentstehung an spröden Werkstoffen==

Bei Gläsern und den meisten Keramiken treten zwei, senkrecht aufeinander stehende, halbelliptische Risse auf, während bei polymerbasierten Werkstoffen und einigen Keramiken vier Risse, so genannte Palmqvist-Risse, vorhanden sind, die ihren Ursprung jeweils in den Ecken der Eindrücke haben (siehe '''Bild 1''').

[[Datei:eindruckbruchmechanik1.jpg]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 1''':
|width="600px" |Risssentstehung bei Keamiken und Gläsern sowie [[Polymer]]en bei Verwendung eines Vickers-Eindringkörpers
|}

==Der Spannungsintensitätsfaktor KI für Kunststoffe==

Ausgehend von theoretischen Überlegungen für den [[Bruchmechanik|Spannungsintensitätsfaktor]] KI an Vickerspyramiden [1] wurden insgesamt 19 Gleichungen abgeleitet, die entweder für halbelliptische oder Palmqvist-Risse oder beide Risssysteme gültig sind [2, 3]. Für Kunststoffe jedoch hat nur die Methode nach Laugier [4] mit konventionellen bruchmechanischen Verfahren vergleichbare Ergebnisse geliefert [5, 6]:
{|
|-
|width="20px"|
|width="500px" | <math>K_I = 0,015 \cdot \left( \frac{c}{a}-1 \right )^{-1/2} \cdot m^{2/3} \cdot \frac{F}{c^{3/2}}</math>
|}

Hierbei bedeuten:
{|
|-
|m
|width="15px" |
|Verhältnis von [[Elastizitätsmodul]] und [[Härte]]
|-
|a
|
|halbe Länge der Eindruckdiagonalen
|-
|c
|
|radiale Risslänge, gemessen vom Zentrum des Eindrucks bis zum Ende des Palmqvist-Risses
|}

'''Literaturhinweise'''

{|
|-valign="top"
|[1]
|Munz, D., Fett, T.: Ceramics–Mechanical Properties, Failure Behaviour, Materials Selection. Springer Verlag, Berlin (1999) S. 34ff
|-valign="top"
|[2]
|Ponton, C. B., Rawlings, R. D.: Vickers Indentation Fracture Toughness Test, Part 1: Review of Literature and Formulation of Standardised Indentation Toughness Equations. Material Science and Technology 5 (1989) 865–872
|-valign="top"
|[3]
|Ponton, C. B., Rawlings, R. D.: Vickers Indentation Fracture Toughness Test, Part 2: Review of Literature and Formulation of Standardised Indentation Toughness Equations. Material Science and Technology 5 (1989) 961–976
|-valign="top"
|[4]
|Laugier, M. T.: New Formula for Indentation Toughness in Ceramics. J. Materials Science Letters 8 (1987) 355–356
|-valign="top"
|[5]
|Lach, R., Gyurova, L. A., Grellmann, W.: Application of Indentation Fracture Mechanics Approach for Determination of Fracture Toughness of Brittle Polymer Systems. Polymer Testing 26 (2007) 51–59
|-valign="top"
|[6]
|Gyurova, L. A.: Application of Indentation Fracture Mechanics Methods for the Investigation of Brittle Polymer Systems. Masterarbeit, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, 2005 (siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter B3-112)
|}

[[Kategorie:Bruchmechanik]]
[[Kategorie:Härte]]
[[Kategorie:Oberflächenprüftechnik]]