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			[[Kategorie:Bruchmechanik]]

Oluschinski: Die Seite wurde neu angelegt: „{{PSM_Infobox}} Vu-Khanh-Methode FORCETOC ==Einleitung== Die Vu-Khanh-Methode ist eine Mehrprobenmethode der Linear-elastischen Bruchmechanik (LEBM), die die Bestimmung der Bruchzähigkeit in Form einer kritischen Energiefreisetzungsrate auch für dünnere Prüfkörper bis hin zu folienartigen Geometrien ermöglicht. Hierzu werden unterschiedlich tief gekerbte Prüfkörper für bruch…“

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Die Seite wurde neu angelegt: „{{PSM_Infobox}} Vu-Khanh-Methode __FORCETOC__ ==Einleitung== Die Vu-Khanh-Methode ist eine Mehrprobenmethode der Linear-elastischen Bruchmechanik (LEBM), die die Bestimmung der Bruchzähigkeit in Form einer kritischen Energiefreisetzungsrate auch für dünnere Prüfkörper bis hin zu folienartigen Geometrien ermöglicht. Hierzu werden unterschiedlich tief gekerbte Prüfkörper für bruch…“

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{{PSM_Infobox}}
Vu-Khanh-Methode
__FORCETOC__
==Einleitung==
Die Vu-Khanh-Methode ist eine Mehrprobenmethode der Linear-elastischen [[Bruchmechanik]] (LEBM), die die Bestimmung der Bruchzähigkeit in Form einer kritischen [[Energiefreisetzungsrate]] auch für dünnere [[Prüfkörper]] bis hin zu folienartigen Geometrien ermöglicht. Hierzu werden unterschiedlich tief gekerbte [[Prüfkörper für bruchmechanische Prüfungen|Prüfkörper]] sonst identischer Geometrie bis zum [[Bruch]] belastet, wodurch die besonders für sehr spröde Werkstoffe problematische [[Kerbeinbringung|Einbringung]] von scharfen Kerben mit einer wohldefinierten Tiefe umgangen werden kann. Sie ist außerdem einfach durchführbar, da nur die gesamte Arbeit bis zum Bruch bestimmt werden muss.

==Beschreibung der Vu-Khanh-Methode==
Bei Vorliegen überwiegend instabilen oder gemischt stabil-instabilen Risswachstums ([[Brucharten|Sprödbruch]] oder [[Spröd-Zäh-Übergang]]sbereich) kann das dem [[Essential Work of Fracture (EWF)-Konzept]] verwandte Konzept nach Vu-Khanh [1, 2] zur Bewertung der [[Zähigkeit]] [[Polymer|polymerer]] [[Werkstoff & Material|Werkstoffe]] angewendet werden. Dabei wird bei dominierend instabiler [[Rissausbreitung]] die aus den Kraft-Verschiebungs-Diagrammen ermittelte Arbeit U mit

{|
|-
|width="20px"|
|width="500px" | <math>U = U_0 + G_{Ic} \cdot B \cdot W \cdot \varphi</math>
|(1)
|}

in Abhängigkeit von einer Geometriegröße B · W · φ aufgetragen und die Energiefreisetzungsrate GIc bei Risseinleitung bestimmt (U0 – werkstoff- und beanspruchungsabhängige Konstante, B und W – Prüfkörperdicke und -breite, a – Kerbtiefe). Hierbei ist

{|
|-
|width="20px"|
|width="500px" | <math>\varphi = \frac{W-a}{W \cdot f \left ( \frac{a}{W} \right )}</math>
|(2)
|}

mit

{|
|-
|width="20px"|
|width="500px" | <math>f \left ( \frac{a}{W} \right ) = -0,06 + 5,99 \cdot \frac{a}{W} -7,42 \cdot \left ( \frac{a}{W} \right )^2 + 3,29 \cdot \left ( \frac{a}{W} \right )^3 </math>.
|(3)
|}

Dieses Konzept kann auf den Fall gemischt stabil-instabilen Risswachstums erweitert werden, wodurch auch der sonst bruchmechanisch nur schwer zu erfassende Spröd-Zäh-Übergangsbereich quantitativ bewertet werden kann [2]. Im Fall des Auftretens von [[Bruchmechanik#Linear-elastische_Bruchmechanik_mit_Kleinbereichsfließen|Kleinbereichsfließen]], d. h. einer [[Plastische Zone|plastischen Zone]], die jedoch klein gegenüber der Kerbtiefe (siehe auch: [[Kerbeinbringung]] und [[Kerbgeometrie]]) und den Prüfkörperabmessungen ist, sowie stabil-instabilen Risswachstums geht Gleichung (1) über in den Ausdruck

{|
|-
|width="20px"|
|width="500px" | <math>U = G_i \cdot \Delta a + G_{Ic} \cdot B \cdot W \cdot \varphi^*</math>
|(4)
|}

Hierbei sind Gi und GIc die kritischen Energiefreisetzungsraten als Widerstände gegen stabile (Gi) und instabile Risseinleitung (Bruchzähigkeit GIc), Δa die stabile Rissverlängerung und φ* ein Kalibrierfaktor nach Gleichung (2) und (3), wobei a durch die effektive Kerbtiefe aeff = a + Δa (siehe: [[Effektive Risslänge|effektive Risslänge]]) ersetzt wurde.

==Anwendung der Vu-Khanh-Methode für einen hochgefüllten thermoplastischen Kunststoff==
Das Konzept nach Vu-Khanh hat sich u. a. für die Zähigkeitsanalyse von unidirektional langfaserverstärkten Kunststoffbändern (UD-Tapes) quer zur Faserrichtung [3] sowie für hochgefüllte thermoplastische [[Kunststoffe]] (siehe '''Bild 1''') als geeignet erwiesen. Der Anstieg der Geraden ist die Energiefreisetzungsrate GIc bei Risseinleitung; sie beträgt 6,3 kJ/m2 für den ungealterten Werkstoff und 3,3 kJ/m2 für den gealterten Werkstoff.

[[Datei:vu-khanh-methode1.jpg|300px]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 1''':
|width="600px" |Anwendung der Methode nach Vu-Khanh zur Bewertung des Einflusses der [[Alterung]] auf die [[Zähigkeit]] eines hochgefüllten sehr spröden thermoplastischen [[Kunststoffe|Kunststoffs]] auf der Basis eines hochtemperaturbeständiges [[Polymer]]s.
|}

==Siehe auch==
*[[Bruch]]
*[[Bruchmechanik]]
*[[Bruchentstehung]]
*[[Energiefreisetzungsrate]]
*[[Essential Work of Fracture (EWF)-Konzept]]
*[[Spröd-Zäh-Übergang]]
*[[Brucharten|Sprödbruch]]
*[[Rissausbreitung]]
*[[Kerbeinbringung]]
*[[Kerbgeometrie]]

'''Literaturhinweise'''
{|
|-valign="top"
|[1]
|Vu-Khanh, T., de Charentenay, F. X.: Mechanics and mechanisms of impact fracture in semi-ductile polymers. Polymer Engineering and Science 25 (1983) 841–850. DOI: [https://doi.org/10.1002/pen.760251309 https://doi.org/10.1002/pen.760251309]
|-valign="top"
|[2]
|Cocco, R. G., Frontini, P. M., Perez Ipiña, J. E.: Assessment of methods to determine fracture toughness of polymers in the ductile-to-brittle transition region. In: Proceedings 11th International Conference on Fracture (ICF 11; 20.–25.03.2005), Turin (2005), Vol. 7, 5491–5496. DOI: [https://doi.org/10.1002/polb.20600 https://doi.org/10.1002/polb.20600]
|-valign="top"
|[3]
|R. Lach, R., Castro Key, L., Langer, B., Tillner, B., Celevics, S., Jahn, I., Michel, P.: Mechanical and fracture mechanics investigations of unidirectionally fibre-reinforced polymer tapes. In: Kubasova, K., Padovec, Z., Sedlacek, R. (Eds.): Proceedings Polymer Composites 2021 (26./27.10.2021), Tábor (2021), 35–40 DOI: [https://doi.org/10.1002/pc.v42.10 https://doi.org/10.1002/pc.v42.10]
|}

Vu-Khanh-Methode - Versionsgeschichte

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