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Bruchmechanik

Erhöhung der Zuverlässigkeit von Bauteilen durch den Einsatz bruchmechanischer Verfahren
Häufig werden Klebungen zur Verbindung von Komponenten eines Bauteils eingesetzt. Eine Klebung ist zwar einfach auszuführen, stellt aber für die Bewertung der Festigkeit ein komplexes Strukturelement dar:

  • Am Rand der Klebung ändert sich die Steifigkeit des Bauteils sprunghaft. Damit ergeben sich erhebliche Erhöhungen der wirkenden Spannungen, die ein Versagen der Klebung auslösen können.
  • Bei dicken Klebungen kann es zu Inhomogenitäten in der Klebschicht kommen, wie z.B. Lunkern. Am Rand dieser Fehlstellen kommt es ebenfalls zu einer örtlichen Erhöhung der wirkenden Spannungen und damit ggf. zu einem kohäsiven Versagen innerhalb der Klebschicht.
  • Ergibt sich eine Fehlstelle in der Kontaktfläche mit dem Bauteil, kann es dort zu adhäsivem Versagen kommen.
Die beschriebenen Versagensmechanismen werden durch lokale Effekte ausgelöst. Daher eignet sich die Bruchmechanik besonders zur Beschreibung der Festigkeit einer Klebung. Die Leichtwerk AG verfolgt bei der Analyse von Klebungen folgenden Ansatz:
  1. Klebungen werden grundsätzlich als vorgeschädigt angesehen; d.h. das Vorhandensein einer Fehlstelle wird unterstellt.
  2. Anwendung eines in-house Verfahrens zur experimentellen Ermittlung bruchmechanischer Versagenskennwerte
  3. Anwendung eines in-house Verfahrens zur Berechnung bruchmechanischer Beanspruchungen in komplexen Baugruppen