Essential Work of Fracture (EWF)-Konzept - Versionsgeschichte

Oluschinski am 8. Januar 2026 um 10:23 Uhr

2026-01-08T10:23:27Z

← Nächstältere Version		Version vom 8. Januar 2026, 12:23 Uhr
Zeile 83:		Zeile 83:
	Die Nicht-Wesentliche Brucharbeit zeigt nach 24 h eine starke Zunahme, bei weiterer künstlicher Alterung in Luft bleibt dieser Kennwert im untersuchten Zeitraum nahezu konstant, nimmt für in Wasser gelagerte Folien mit zunehmender Alterungsdauer jedoch ab. Die Wesentliche Brucharbeit der Biopolymerfolie nimmt sowohl für die in Wasser als auch in Luft gelagerten Folien bereits nach 24 h deutlich ab und bleibt mit zunehmender Alterungsdauer nahezu konstant. Bei dem Versagen der gealterten Folie nimmt die in der [[Bruchprozesszone\|Bruchzone]] dissipierte Energie zur Bildung von neuen [[Bruchfläche]]n ab, welche von w<sub>e</sub> beschrieben wird, während mehr Arbeit in der äußeren [[plastische Zone\|plastischen Zone]] verbraucht wird, beschrieben von βw<sub>p</sub>. Somit kann durch die Anwendung der EWF-Methode nicht nur die Änderung der mechanischen Eigenschaften durch die künstliche Alterung in Wasser bzw. Luft nachgewiesen werden, sondern auch die Änderung der Bruchmechanismen durch eine Verschiebung der Energieaufnahme von der Bildung neuer [[Oberfläche]]n hin zu einem Verbrauch der Arbeit in der äußeren [[Plastische Zone\|plastischen Zone]]. Die Ergebnisse zeigen die Sensitivität der EWF-Methode zum Nachweis von alterungsbedingten Eigenschaftsänderungen [10].		Die Nicht-Wesentliche Brucharbeit zeigt nach 24 h eine starke Zunahme, bei weiterer künstlicher Alterung in Luft bleibt dieser Kennwert im untersuchten Zeitraum nahezu konstant, nimmt für in Wasser gelagerte Folien mit zunehmender Alterungsdauer jedoch ab. Die Wesentliche Brucharbeit der Biopolymerfolie nimmt sowohl für die in Wasser als auch in Luft gelagerten Folien bereits nach 24 h deutlich ab und bleibt mit zunehmender Alterungsdauer nahezu konstant. Bei dem Versagen der gealterten Folie nimmt die in der [[Bruchprozesszone\|Bruchzone]] dissipierte Energie zur Bildung von neuen [[Bruchfläche]]n ab, welche von w<sub>e</sub> beschrieben wird, während mehr Arbeit in der äußeren [[plastische Zone\|plastischen Zone]] verbraucht wird, beschrieben von βw<sub>p</sub>. Somit kann durch die Anwendung der EWF-Methode nicht nur die Änderung der mechanischen Eigenschaften durch die künstliche Alterung in Wasser bzw. Luft nachgewiesen werden, sondern auch die Änderung der Bruchmechanismen durch eine Verschiebung der Energieaufnahme von der Bildung neuer [[Oberfläche]]n hin zu einem Verbrauch der Arbeit in der äußeren [[Plastische Zone\|plastischen Zone]]. Die Ergebnisse zeigen die Sensitivität der EWF-Methode zum Nachweis von alterungsbedingten Eigenschaftsänderungen [10].

	In zahlreichen Veröffentlichungen wird an verschiedenen Kunststoffen die erfolgreiche Anwendung des EWF-Konzeptes zur Bewertung der [[Zähigkeit]] von [[Prüfkörper]]n mit geringer Dicke oder an Folien (unter Bedingungen des [[Ebener Spannungszustand\|Ebenen Spannungszustandes (ESZ)]]) [~~8‒14~~] gezeigt.		In zahlreichen Veröffentlichungen wird an verschiedenen Kunststoffen die erfolgreiche Anwendung des EWF-Konzeptes zur Bewertung der [[Zähigkeit]] von [[Prüfkörper]]n mit geringer Dicke oder an Folien (unter Bedingungen des [[Ebener Spannungszustand\|Ebenen Spannungszustandes (ESZ)]]) [8‒15] gezeigt.

	==Siehe auch==		==Siehe auch==
Zeile 105:		Zeile 105:
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[4]		\|[4]
	\|Mai, Y.-W.; Cotterell, B.: On the Essential Work of Ductile Fracture in Polymers. International Journal of Fracture 32 (1986) S. 105‒125, DOI: [https://link.springer.com/article/10.1007/BF00019787#citeas https://link.springer.com/article/10.1007/BF00019787#citeas]		\|Mai, Y.-W., Cotterell, B.: On the Essential Work of Ductile Fracture in Polymers. International Journal of Fracture 32 (1986) S. 105‒125, DOI: [https://link.springer.com/article/10.1007/BF00019787#citeas https://link.springer.com/article/10.1007/BF00019787#citeas]
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[5]		\|[5]
	\|Mai, Y. W., Powell, P.: Essential Work of Fracture and J-integral Measurements for Ductile Polymers. Journal of Polymers Science: Part B: Polymer Physics 29 (1991) S. 758‒793, DOI: [https://doi.org/10.1002/polb.1991.090290702 https://doi.org/10.1002/polb.1991.090290702]		\|Mai, Y.-W., Powell, P.: Essential Work of Fracture and J-integral Measurements for Ductile Polymers. Journal of Polymers Science: Part B: Polymer Physics 29 (1991) S. 758‒793, DOI: [https://doi.org/10.1002/polb.1991.090290702 https://doi.org/10.1002/polb.1991.090290702]
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[6]		\|[6]
Zeile 136:		Zeile 136:
	\|[14]		\|[14]
	\|Maspoch, M. L., Ferrer, D., Gordillo, A., Santana, O. O., Martinez, A. B.: Effect of the Specimen Dimensions and the Test Speed on the Fracture Toughness of iPP by the Essential Work of Fracture Method. Journal of Applied Polymer Science 73 (1999) 177‒187		\|Maspoch, M. L., Ferrer, D., Gordillo, A., Santana, O. O., Martinez, A. B.: Effect of the Specimen Dimensions and the Test Speed on the Fracture Toughness of iPP by the Essential Work of Fracture Method. Journal of Applied Polymer Science 73 (1999) 177‒187
			\|-valign="top"
			\|[15]
			\|Lach, R., Celevics, S., Jahn, I., John, M., Teuscher, N., Tillner, B., Langer, B., Grellmann, W.
			Mechanical and Fracture Mechanics Investigations of Uni-directionally Fibre-reinforced Thermoplastic Polymer
			Tapes. Structural Integrity Procedia (2025) 1337‒1342 DOI: [https://doi.org/10.1016/j.prostr.2025.06.208 https://doi.org/10.1016/j.prostr.2025.06.208]
	\|}		\|}

Loeffler-Kamann am 8. Oktober 2024 um 09:21 Uhr

2024-10-08T09:21:04Z

← Nächstältere Version		Version vom 8. Oktober 2024, 11:21 Uhr
Zeile 84:		Zeile 84:

	In zahlreichen Veröffentlichungen wird an verschiedenen Kunststoffen die erfolgreiche Anwendung des EWF-Konzeptes zur Bewertung der [[Zähigkeit]] von [[Prüfkörper]]n mit geringer Dicke oder an Folien (unter Bedingungen des [[Ebener Spannungszustand\|Ebenen Spannungszustandes (ESZ)]]) [8‒14] gezeigt.		In zahlreichen Veröffentlichungen wird an verschiedenen Kunststoffen die erfolgreiche Anwendung des EWF-Konzeptes zur Bewertung der [[Zähigkeit]] von [[Prüfkörper]]n mit geringer Dicke oder an Folien (unter Bedingungen des [[Ebener Spannungszustand\|Ebenen Spannungszustandes (ESZ)]]) [8‒14] gezeigt.

			==Siehe auch==
			*[[Bruchmechanik]]
			*[[Bruchprozesszone]]
			*[[Plastische Zone]]
			*[[Zähigkeit]]


Zeile 90:		Zeile 96:
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[1]		\|[1]
	\|Broberg, K. B.: Critical Review of some Theories in Fracture Mechanics. International Journal of Fracture Mechanics 4 (1968) 11‒19		\|Broberg, K. B.: Critical Review of some Theories in Fracture Mechanics. International Journal of Fracture Mechanics 4 (1968) 11‒19, DOI: [https://link.springer.com/article/10.1007/BF00189139#citeas9 https://link.springer.com/article/10.1007/BF00189139#citeas9]
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[2]		\|[2]
	\|Broberg, K. B.: Crack Growth Criteria and Non-linear Fracture Mechanics. Journal of Mechanics and Physics of Solids 19 (1971) 407‒418		\|Broberg, K. B.: Crack Growth Criteria and Non-linear Fracture Mechanics. Journal of Mechanics and Physics of Solids 19 (1971) S. 407‒418, DOI: [https://doi.org/10.1016/0022-5096(71)90008-1 https://doi.org/10.1016/0022-5096(71)90008-1]
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[3]		\|[3]
	\|Broberg, K. B.: On Stable Crack Growth. Journal of Mechanics and Physics of Solids 23 (1975) 215‒237		\|Broberg, K. B.: On Stable Crack Growth. Journal of Mechanics and Physics of Solids 23 (1975) S. 215‒237, DOI: [https://doi.org/10.1016/0022-5096(75)90017-4 https://doi.org/10.1016/0022-5096(75)90017-4]
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[4]		\|[4]
	\|Mai, Y.-W.; Cotterell, B.: On the Essential Work of Ductile Fracture in Polymers. International Journal of Fracture 32 (1986) 105‒125		\|Mai, Y.-W.; Cotterell, B.: On the Essential Work of Ductile Fracture in Polymers. International Journal of Fracture 32 (1986) S. 105‒125, DOI: [https://link.springer.com/article/10.1007/BF00019787#citeas https://link.springer.com/article/10.1007/BF00019787#citeas]
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[5]		\|[5]
	\|Mai, Y. M., Powell, P.: Essential Work of Fracture and J-integral Measurements for Ductile Polymers. Journal of Polymers Science: Part B: Polymer Physics 29 (1991) 758‒793		\|Mai, Y. W., Powell, P.: Essential Work of Fracture and J-integral Measurements for Ductile Polymers. Journal of Polymers Science: Part B: Polymer Physics 29 (1991) S. 758‒793, DOI: [https://doi.org/10.1002/polb.1991.090290702 https://doi.org/10.1002/polb.1991.090290702]
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[6]		\|[6]
Zeile 108:		Zeile 114:
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[7]		\|[7]
	\|Langer, B., Berthold, A., [[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]], Enderle, H.-F.: Mechanische Kurzzeitprüfung zur Bewertung des Verhaltens von PE-Rohrwerkstoffen beim langsamen Risswachstum. Materialprüfung 54 (2012) 9, S. 580‒585		\|Langer, B., Berthold, A., [[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]], Enderle, H.-F.: Mechanische Kurzzeitprüfung zur Bewertung des Verhaltens von PE-Rohrwerkstoffen beim langsamen Risswachstum. Materialprüfung 54 (2012) 9, S. 580‒585, DOI: [https://doi.org/10.3139/120.110364 https://doi.org/10.3139/120.110364]
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[8]		\|[8]
Zeile 114:		Zeile 120:
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[9]		\|[9]
	\|Karger-Kocsis, J.: How Does „Phase Transformation Toughening“ Work in Semicrystalline Polymers?. Polymer Engineering and Science 36 (1996) 203‒210		\|Karger-Kocsis, J.: How Does „Phase Transformation Toughening“ Work in Semicrystalline Polymers?. Polymer Engineering and Science 36 (1996) S. 203‒210, DOI: [https://doi.org/10.1002/pen.10403 https://doi.org/10.1002/pen.10403]
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[10]		\|[10]
Zeile 120:		Zeile 126:
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[11]		\|[11]
	\|Karger-Kocsis, J.: For what a Kind of Polymer is the Toughness Assessment by the Essential Work Concept Straightforward?. Polymer Bulletin 37 (1996) 119‒126		\|Karger-Kocsis, J.: For what a Kind of Polymer is the Toughness Assessment by the Essential Work Concept Straightforward?. Polymer Bulletin 37 (1996) S. 119‒126, DOI: [https://link.springer.com/article/10.1007/BF00313827#citeas https://link.springer.com/article/10.1007/BF00313827#citeas]
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[12]		\|[12]
Zeile 134:		Zeile 140:
	'''Normhinweis'''		'''Normhinweis'''

	ISO 23524 (2022-10): Plastics – Determination of Fracture Toughness of Films and Thin Sheets ‒ The Essential Work of Fracture (EWF) ~~method~~		ISO 23524 (2022-10): Plastics – Determination of Fracture Toughness of Films and Thin Sheets ‒ The Essential Work of Fracture (EWF) Method

	[[Kategorie:Bruchmechanik]]		[[Kategorie:Bruchmechanik]]
	[[Kategorie:Folienprüfung]]		[[Kategorie:Folienprüfung]]

Oluschinski am 4. August 2023 um 09:24 Uhr

2023-08-04T09:24:41Z

← Nächstältere Version		Version vom 4. August 2023, 11:24 Uhr
Zeile 134:		Zeile 134:
	'''Normhinweis'''		'''Normhinweis'''

	ISO~~/CD~~ 23524~~.2 "~~Plastics – Determination of Fracture Toughness of Films and Thin Sheets: The Essential Work of Fracture"		ISO 23524 (2022-10): Plastics – Determination of Fracture Toughness of Films and Thin Sheets ‒ The Essential Work of Fracture (EWF) method

	[[Kategorie:Bruchmechanik]]		[[Kategorie:Bruchmechanik]]
	[[Kategorie:Folienprüfung]]		[[Kategorie:Folienprüfung]]

Oluschinski am 23. März 2023 um 10:48 Uhr

2023-03-23T10:48:26Z

← Nächstältere Version		Version vom 23. März 2023, 12:48 Uhr
Zeile 105:		Zeile 105:
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[6]		\|[6]
	\|Kotter, I.: Morphologie-Zähigkeits-Korrelationen von EPR-modifizierten Polypropylenwerkstoffen. Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Dissertation, 2003, ISBN: 978-3-898206440, Mensch & Buch Verlag Berlin, 2003 (siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter B 1-11)		\|Kotter, I.: Morphologie-Zähigkeits-Korrelationen von EPR-modifizierten Polypropylenwerkstoffen. Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Dissertation, 2003, ISBN 978-3-898206440, Mensch & Buch Verlag Berlin, 2003 (siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter B 1-11)
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[7]		\|[7]
Zeile 117:		Zeile 117:
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[10]		\|[10]
	\|Monami, A., Langer, B., Grellmann, W.: Moderne Methoden der Kunststoffprüfung zur Werkstoffentwicklung und Bauteilprüfung. Werkstoffprüfung 2016, Fortschritte in der Werkstoffprüfung für Forschung und Praxis 1. und 2.~~12.~~ 2016, Neu-Ulm, Tagungsband S.		\|Monami, A., Langer, B., [https://www.researchgate.net/profile/Wolfgang-Grellmann Grellmann, W.]: Moderne Methoden der Kunststoffprüfung zur Werkstoffentwicklung und Bauteilprüfung. Werkstoffprüfung 2016, Fortschritte in der Werkstoffprüfung für Forschung und Praxis 1. und 2. Dezember 2016, Neu-Ulm, Tagungsband S. 219–224 (ISBN 978-3-514-00830-4; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter M 61)
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[11]		\|[11]
Zeile 134:		Zeile 134:
	'''Normhinweis'''		'''Normhinweis'''

	ISO/CD 23524.2 "Plastics – Determination of ~~fracture toughness~~ of ~~films~~ and ~~thing sheets~~: ~~the essential work~~ of ~~fracture~~"		ISO/CD 23524.2 "Plastics – Determination of Fracture Toughness of Films and Thin Sheets: The Essential Work of Fracture"

	[[Kategorie:Bruchmechanik]]		[[Kategorie:Bruchmechanik]]
	[[Kategorie:Folienprüfung]]		[[Kategorie:Folienprüfung]]

Reincke am 15. November 2021 um 12:33 Uhr

2021-11-15T12:33:06Z

← Nächstältere Version		Version vom 15. November 2021, 14:33 Uhr
Zeile 132:		Zeile 132:
	\|}		\|}

	Normhinweis: ISO/CD 23524.2 "Plastics – Determination of fracture toughness of films and thing sheets: the essential work of fracture"		'''Normhinweis'''

			ISO/CD 23524.2 "Plastics – Determination of fracture toughness of films and thing sheets: the essential work of fracture"

	[[Kategorie:Bruchmechanik]]		[[Kategorie:Bruchmechanik]]
	[[Kategorie:Folienprüfung]]		[[Kategorie:Folienprüfung]]

Posch am 7. Mai 2021 um 09:17 Uhr

2021-05-07T09:17:11Z

← Nächstältere Version		Version vom 7. Mai 2021, 11:17 Uhr
Zeile 131:		Zeile 131:
	\|Maspoch, M. L., Ferrer, D., Gordillo, A., Santana, O. O., Martinez, A. B.: Effect of the Specimen Dimensions and the Test Speed on the Fracture Toughness of iPP by the Essential Work of Fracture Method. Journal of Applied Polymer Science 73 (1999) 177‒187		\|Maspoch, M. L., Ferrer, D., Gordillo, A., Santana, O. O., Martinez, A. B.: Effect of the Specimen Dimensions and the Test Speed on the Fracture Toughness of iPP by the Essential Work of Fracture Method. Journal of Applied Polymer Science 73 (1999) 177‒187
	\|}		\|}

			Normhinweis: ISO/CD 23524.2 "Plastics – Determination of fracture toughness of films and thing sheets: the essential work of fracture"

	[[Kategorie:Bruchmechanik]]		[[Kategorie:Bruchmechanik]]
	[[Kategorie:Folienprüfung]]		[[Kategorie:Folienprüfung]]

Oluschinski am 12. August 2019 um 09:25 Uhr

2019-08-12T09:25:45Z

← Nächstältere Version		Version vom 12. August 2019, 11:25 Uhr
Zeile 108:		Zeile 108:
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[7]		\|[7]
	\|Langer, B., Berthold, A., Grellmann, W., Enderle, H.-F.: Mechanische Kurzzeitprüfung zur Bewertung des Verhaltens von PE-Rohrwerkstoffen beim langsamen Risswachstum. Materialprüfung 54 (2012) 9, S. 580‒585		\|Langer, B., Berthold, A., [[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]], Enderle, H.-F.: Mechanische Kurzzeitprüfung zur Bewertung des Verhaltens von PE-Rohrwerkstoffen beim langsamen Risswachstum. Materialprüfung 54 (2012) 9, S. 580‒585
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[8]		\|[8]

Oluschinski: Die Seite wurde neu angelegt: „{{PSM_Infobox}} Essential Work of Fracture (EWF)-Konzept FORCETOC ==Grundannahme== Das Essential Work …“

2017-08-14T09:27:18Z

Die Seite wurde neu angelegt: „{{PSM_Infobox}} Essential Work of Fracture (EWF)-Konzept __FORCETOC__ ==Grundannahme== Das Essential Work …“

Neue Seite

{{PSM_Infobox}}
Essential Work of Fracture (EWF)-Konzept
__FORCETOC__
==Grundannahme==

Das Essential Work of Fracture (EWF)-Konzept wurde erstmals 1968 von Broberg [1] erwähnt und in der Folgezeit auch weiterentwickelt [2, 3].

Das Konzept geht von der Annahme aus, dass eine Vielzahl von Werkstoffen, insbesondere [[Kunststoffe]] und deren Modifikationen in der Lage sind, Kräfte auch bei großen [[Deformation]]en übertragen zu können. Es geht davon aus, dass der inelastische Bereich an der Spitze eines [[Riss]]es in einen inneren Bereich, wo der eigentliche Bruchprozess ([[Bruchprozesszone|Prozesszone]]) stattfindet und in einen äußeren Bereich, in dem die Energiedissipation durch [[Deformation#plastische Deformation|plastische Deformation]] erfolgt (siehe auch [[Plastische Zone]]) unterteilt werden kann.

Das EWF-Konzept ist in ein Konzept der Post Yield Fracture Mechanic (PYFM), das vorrangig unter den Bedingungen des [[Ebener Spannungszustand|Ebenen Spannungszustandes]] angewendet wird.

==Die spezifische Brucharbeit==

Die gesamte Brucharbeit (Gesamtarbeit; Total Work of Fracture), die notwendig ist, um einen gekerbten [[Prüfkörper]] zum [[Bruch]] zu führen, setzt sich entsprechend der beiden Zonen vor der Rissspitze aus den zwei Komponenten We und Wp zusammen.

We wird als die wesentliche Brucharbeit (Essential Work of Fracture) bezeichnet und beschreibt das [[Rissausbreitung|Risswachstum]] und die Schaffung neuer Oberflächen (siehe: [[Bruchfläche]]).
Wp wird als die Nicht-wesentliche Brucharbeit (Non-Essential Work of Fracture) benannt, welche die Energiedissipation infolge der [[Deformation#Plastische Deformation|plastischen Deformationen]] in der [[Bruchprozesszone]] beinhaltet.

{|
|-
|width="20px"|
|width="500px" | Wf = We + Wp
|(1)
|}

Bezogen auf den Ausgangsquerschnitt (Produkt aus Ligament Länge l und Prüfkörperdicke B) erhält man die folgende Gleichung

{|
|-
|width="20px"|
|width="500px" | Wf = wf lB = we lB + β wp l2 B
|(2)
|}

worin β der Formfaktor der [[Plastische Zone|plastischen Zone]] ist. Wird die Gleichung durch den Prüfkörperquerschnitt dividiert, führt das zur spezifischen Brucharbeit

{|
|-
|width="20px"|
|width="500px" | wf = we + β wpl.
|(3)
|}

Die Essential Work of Fracture we ist ein Maß für den Widerstand gegenüber [[Rissinitiierung]]. Das Produkt wp und dem Formfaktor der plastischen Zone β ist ein Maß für den Widerstand gegenüber stabiler [[Rissausbreitung]] [4, 5].

Eine kritische Analyse zur Anwendbarkeit des EWF-Konzeptes für duktile [[Kunststoffe]] unter den Bedingungen des [[Ebener Spannungszustand|Ebenen Dehnungszustandes]] bei quasistatischer und schlagartiger [[Prüfgeschwindigkeit|Beanspruchungsgeschwindigkeit]] in Dreipunktbiegeanordnung ([[SENB-Prüfkörper]]n) und Zugprüfanordnung ([[SENT-Prüfkörper|SENT-]], [[DENT-Prüfkörper|DENT]]-Prüfkörper) wurde von Kotter in [6] vorgestellt.

==Anwendungsbeispiele==
===Abhängigkeit der spezifischen Brucharbeit von der Ligamentlänge für einen PE-Rohrwerkstoff===

In [7] zeigt Langer die Anwendung des EWF-Konzeptes für einen Rohrwerkstoff aus Polyethylen ([[Kurzzeichen]]: PE).
Für die Untersuchungen wurden zweiseitig gekerbte [[DENT-Prüfkörper|DENT (Double-Edge-Notched Tension)-Prüfkörper]] der Geometrie 10 x 1,5 mm2 und Ligamentlängen von 2, 4, 6 sowie 8 mm verwendet. Die Untersuchungen wurden jeweils bei Raumtemperatur und 80 °C bei einer [[Prüfgeschwindigkeit|Beanspruchungsgeschwindigkeit]] von 500 mm/min durchgeführt. In '''Bild 1''' ist am Beispiel des Rohrwerkstoffes die in Abhängigkeit von der Ligamentlänge ermittelte Brucharbeit dargestellt.

[[Datei:EWF1.jpg|450px]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 1''':
|width="600px" |Anwendung des EWF-Konzepts: Abhängigkeit der spezifischen Brucharbeit wf von der Ligamentlänge l und Bestimmung von we und βwp am Beispiel eines PE-Rohrwerkstoffs [7]
|}

===Abhängigkeit der spezifischen Brucharbeit von der Ligamentlänge für einen isotaktischen PP-Werkstoff===

In [9] zeigt Karger-Kocsis mit Hilfe des EWF-Konzeptes die Unterschiede im Zähigkeitsverhalten von α- und von β-nukleiertem isotaktischen Polypropylen (siehe '''Bild 2''').

[[Datei:EWF2.jpg|450px]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 2''':
|width="600px" |Spezifische Brucharbeit in Abhängigkeit von der Ligamentlänge für α- und β-nukleiertes isotaktisches Polypropylen [9]
|}

===Bewertung der künstlichen Alterung einer Biopolymerfolie mit dem EWF-Konzept===

In [10] zeigt Monami die Sensitivität der EWF-Methode zum Nachweis von alterungsbedingten Änderungen der [[Zähigkeit]]seigenschaften von biologisch abbaubaren Mulchfolien, deren Funktionalität durch ein kontrolliertes Alterungsverhalten erzielt wird. Für die [[quasistatische Prüfverfahren|quasistatischen]] Untersuchungen wurden zweiseitig gekerbte [[DENT-Prüfkörper|DENT]] (Double-Edge-Notched Tension)-Prüfkörper mit einer Geometrie von 100 mm Länge, 25 mm Breite und einer Ligamentlänge von 3 mm, 6 mm, 9 mm, 12 mm, 15 mm und 18 mm verwendet. Die [[Prüfgeschwindigkeit]] betrug 10 mm/min. Die Folien hatten eine Dicke von 15 µm und wurden einer künstlichen [[Alterung]] in Wasser und in Luft unterzogen. Die Entnahme der [[Prüfkörper]] erfolgte jeweils in Maschinenrichtung. In '''Bild 3''' ist am Beispiel einer konventionell verfügbaren Biopolymerfolie mit dem Handelsnamen Mater-Bi®, einem Stärkeblend auf der Basis von Maisstärke, die prozentuale Änderung der [[Bruchmechanische_Prüfung|bruchmechanischen Kennwerte]] Wesentliche (we) und Nicht-Wesentliche (Wp bzw. βwp) Brucharbeit bezogen auf die Ausgangskennwerte dargestellt.

[[Datei:EWF3.jpg|375px]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 3''':
|width="600px"|Änderungen der Wesentlichen (we) und Nicht-Wesentlichen (βwp) Brucharbeit der Mulchfolie in Wasser und Luft bei jeweils 80 °C
|}

Die Nicht-Wesentliche Brucharbeit zeigt nach 24 h eine starke Zunahme, bei weiterer künstlicher Alterung in Luft bleibt dieser Kennwert im untersuchten Zeitraum nahezu konstant, nimmt für in Wasser gelagerte Folien mit zunehmender Alterungsdauer jedoch ab. Die Wesentliche Brucharbeit der Biopolymerfolie nimmt sowohl für die in Wasser als auch in Luft gelagerten Folien bereits nach 24 h deutlich ab und bleibt mit zunehmender Alterungsdauer nahezu konstant. Bei dem Versagen der gealterten Folie nimmt die in der [[Bruchprozesszone|Bruchzone]] dissipierte Energie zur Bildung von neuen [[Bruchfläche]]n ab, welche von we beschrieben wird, während mehr Arbeit in der äußeren [[plastische Zone|plastischen Zone]] verbraucht wird, beschrieben von βwp. Somit kann durch die Anwendung der EWF-Methode nicht nur die Änderung der mechanischen Eigenschaften durch die künstliche Alterung in Wasser bzw. Luft nachgewiesen werden, sondern auch die Änderung der Bruchmechanismen durch eine Verschiebung der Energieaufnahme von der Bildung neuer [[Oberfläche]]n hin zu einem Verbrauch der Arbeit in der äußeren [[Plastische Zone|plastischen Zone]]. Die Ergebnisse zeigen die Sensitivität der EWF-Methode zum Nachweis von alterungsbedingten Eigenschaftsänderungen [10].

In zahlreichen Veröffentlichungen wird an verschiedenen Kunststoffen die erfolgreiche Anwendung des EWF-Konzeptes zur Bewertung der [[Zähigkeit]] von [[Prüfkörper]]n mit geringer Dicke oder an Folien (unter Bedingungen des [[Ebener Spannungszustand|Ebenen Spannungszustandes (ESZ)]]) [8‒14] gezeigt.

'''Literaturhinweise'''
{|
|-valign="top"
|[1]
|Broberg, K. B.: Critical Review of some Theories in Fracture Mechanics. International Journal of Fracture Mechanics 4 (1968) 11‒19
|-valign="top"
|[2]
|Broberg, K. B.: Crack Growth Criteria and Non-linear Fracture Mechanics. Journal of Mechanics and Physics of Solids 19 (1971) 407‒418
|-valign="top"
|[3]
|Broberg, K. B.: On Stable Crack Growth. Journal of Mechanics and Physics of Solids 23 (1975) 215‒237
|-valign="top"
|[4]
|Mai, Y.-W.; Cotterell, B.: On the Essential Work of Ductile Fracture in Polymers. International Journal of Fracture 32 (1986) 105‒125
|-valign="top"
|[5]
|Mai, Y. M., Powell, P.: Essential Work of Fracture and J-integral Measurements for Ductile Polymers. Journal of Polymers Science: Part B: Polymer Physics 29 (1991) 758‒793
|-valign="top"
|[6]
|Kotter, I.: Morphologie-Zähigkeits-Korrelationen von EPR-modifizierten Polypropylenwerkstoffen. Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Dissertation, 2003, ISBN: 978-3-898206440, Mensch & Buch Verlag Berlin, 2003 (siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter B 1-11)
|-valign="top"
|[7]
|Langer, B., Berthold, A., Grellmann, W., Enderle, H.-F.: Mechanische Kurzzeitprüfung zur Bewertung des Verhaltens von PE-Rohrwerkstoffen beim langsamen Risswachstum. Materialprüfung 54 (2012) 9, S. 580‒585
|-valign="top"
|[8]
|Mouzakis, D. E.: Application of the Essential Work of Fracture Method for Ductile Polymer Systems. Mensch & Buch Verlag, Berlin, 1999
|-valign="top"
|[9]
|Karger-Kocsis, J.: How Does „Phase Transformation Toughening“ Work in Semicrystalline Polymers?. Polymer Engineering and Science 36 (1996) 203‒210
|-valign="top"
|[10]
|Monami, A., Langer, B., Grellmann, W.: Moderne Methoden der Kunststoffprüfung zur Werkstoffentwicklung und Bauteilprüfung. Werkstoffprüfung 2016, Fortschritte in der Werkstoffprüfung für Forschung und Praxis 1. und 2.12. 2016, Neu-Ulm, Tagungsband S.
|-valign="top"
|[11]
|Karger-Kocsis, J.: For what a Kind of Polymer is the Toughness Assessment by the Essential Work Concept Straightforward?. Polymer Bulletin 37 (1996) 119‒126
|-valign="top"
|[12]
|Marchal, Y., Oldenhove, B., Daoust, D., Legras, R., Delannay, F.: Characterization of the Fracture Toughness of Rubber-toughened Polypropylene thin Plates. Polymer Engineering and Science 38 (1998) 2063‒2071
|-valign="top"
|[13]
|Ferrer-Balas, D., Maspoch, M. L., Martinez, A. B., Santana, O. O.: On the Essential Work of Fracture Method: Energy Partitioning of the Fracture Process in iPP Films. Polymer Bulletin 42 (1999) 101‒108
|-valign="top"
|[14]
|Maspoch, M. L., Ferrer, D., Gordillo, A., Santana, O. O., Martinez, A. B.: Effect of the Specimen Dimensions and the Test Speed on the Fracture Toughness of iPP by the Essential Work of Fracture Method. Journal of Applied Polymer Science 73 (1999) 177‒187
|}

[[Kategorie:Bruchmechanik]]
[[Kategorie:Folienprüfung]]