RCT-Prüfkörper

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Rund-Kompakt-Zugprüfkörper (RCT) oder Disk-Shaped CT-Prüfkörper

Allgemeines

Die angelsächsische Abkürzung RCT steht für „Round-Compact-Tension“. Der von Feddern und Macherauch [1] 1973 eingeführte Disk-Shaped oder Round-Compact-Tension-Prüfkörper (in [2] auch Rundprobe genannt) ist eine Sonderform des konventionellen CT-Prüfkörpers (CT steht hierbei für "Compact Tension") mit annähernd kreisförmigen Umriss (Bild 1). Dieser in der ASTM E 399 [3] für metallische Werkstoffe genormte Bruchmechanik-Prüfkörper bietet sich auch für Kunststoffe speziell zur Ermittlung bruchmechanischer Kennwerte an, wenn auf geringen Materialverbrauch geachtet werden muss (wie bei additiven Fertigungstechniken (z. B. Lasersinterverfahren) oder der Prüfkörperentnahme aus Bauteilen) oder falls durch vorliegende Halbzeuge bzw. Bauteile eine entsprechende Formgebung naheliegend ist (wie z. B. bei Rundprofilen). Im Vergleich zum CT-Prüfkörper ist hier eine rationelle Prüfkörperfertigung möglich.

Prüfkörperform

Bild 1:

RCT-Prüfkörper [4]: W – Breite bis zur Wirklinie der angreifenden Kraft, a – Kerbtiefe, B – Prüfkörperbreite, F – Kraft (Last)

Bestimmungsgleichung

Dieser Prüfkörper kann zur Berechnung des Spannungsintensitätsfaktors K_I im Rahmen der Linear-Elastischen Bruchmechanik – (LEBM) nach Gl. (1)

$K_{I}={\frac {F}{B\cdot {\sqrt {W}}}}\cdot f\left({\frac {a}{W}}\right)$

(1)

herangezogen werden, wobei die Geometriefunktion Gl. (2) geringfügig von der des konventionellen CT-Prüfkörpers abweicht [3] (siehe z. B. auch [2, 4]).

$f\left({\frac {a}{W}}\right)={\frac {2+{\frac {a}{W}}}{\left(1-{\frac {a}{W}}\right)^{\frac {3}{2}}}}\cdot \left(0,76+4,8\left({\frac {a}{W}}\right)-11,58\left({\frac {a}{W}}\right)^{2}+11,43\left({\frac {a}{W}}\right)^{3}-4,08\left({\frac {a}{W}}\right)^{4}\right)$

(2)

Anforderungen an die Prüfkörpergeometrie

Für die Kerbtiefe a wird in [5] ein Gültigkeitsbereich von 0,45 ≤ a/W ≤ 0,55 vorgegeben. Bei Verwendung des RCT-Prüfkörpers ist zur Einstellung eines bestimmten K_I-Wertes bei gleicher Risslänge und Prüfkörperdicke eine geringere Prüfkraft F erforderlich.

Tabelle 1: Prüfkörperabmessungen nach [5]
 

Abmessungen
W	=	2 B, Normalprobe
W	=	2 B bis 4 B, Alternativproben
S	=	0,55 W
A	=	(0,45 ... 0,55) W
G	=	1,35 W
D	=	0,25 W
X	=	0,25 W

 

Tabelle 2: Geometriefaktoren f(a/W) der Bestimmungsgleichung (2) für den Bruchmechanik-Prüfkörper RCT nach [5]
 

a/W	0,450	0,455	0,460	0,465	0,470	0,475	0,480	0,485	0,490	0,495
f (a/W)	8,71	8,84	8,97	9,11	9,25	9,40	9,55	9,70	9,85	10,01
a/W	0,500	0,505	0,510	0,515	0,520	0,525	0,530	0,535	0,540	0,545	0,550
f (a/W)	10,17	10,34	10,51	10,68	10,86	11,05	11,24	11,43	11,63	11,83	12,04

Literaturhinweise

[1]	Feddern, G. V., Macherauch, E.: A New Specimen Shape for Fracture Mechanics Experiments. Zeitschrift für Metallkunde 64 (1973) 882–884
[2]	Schwalbe, K.-H.: Bruchmechanik metallischer Werkstoffe. Carl Hanser Verlag, München Wien (1980), 733–734 (ISBN 3-446-12983-9; siehe AMK-Büchersammlung unter E 15)
[3]	ASTM E 399 (2017): Standard Test Method for Linear-Elastic Plane-Strain Fracture Toughness KIc of Metallic Materials
[4]	Anderson, T. L.: Fracture Mechanics. Fundamentals and Applications. 3th edition, CRC Press, Boca Raton (2005), 603–605 (ISBN 978-1-420-05821-5; siehe AMK-Büchersammlung unter E 8-1)
[5]	Blumenauer, H., Pusch, G.: Technische Bruchmechanik. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig Stuttgart (2003), 3. Auflage, (ISBN 3-442-00659-5; siehe AMK-Büchersammlung unter E 29-3)