Anwendung der nichtlinearen Bruchmechanik nach der Methode der finiten Elemente am Beispiel der Restlebensdaueranalyse einer stahlernen Eisenbahnbruck

Diplomarbeit aus dem Jahr 1996 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Bauingenieurwesen, Note: 1,0, Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes (unbekannt), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Problemstellung:§Viele der heute in Betrieb befindlichen Brückenkonstruktionen wurden vor 50 bis 100 Jahren oder sogar noch früher erstellt. Diese Brücken auf ihre weitere Nutzung hin zu untersuchen, insbesondere dann, wenn tragende Elemente mit Rissen behaftet sind, ist Gegenstand zahlreicher Forschungsprojekte.§Diese Arbeit soll zum einen einen Überblick über die im Stahlhochbau neuen Theorien zur Behandlung rißbehafteter Bauteile geben, und zum anderen anhand eines Anwendungsbeispiels die praktische Handhabung der bruchmechanischen Gesetze bezüglich der häufig verwendeten Baustähle St 37 (S235) und St 52 (S355) zeigen, wobei sowohl das Konzept der Spannungsintensität der linear- elastischen Bruchmechanik, als auch das J- Integralkonzept der nichtlinearen Bruchmechanik zum Einsatz kommt.§Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:§I.Mathematische Grundlagen1§1.1Vektoranalysis1§1.1.2Vektorielle Darstellung einer Funktion1§1.1.3Differentiation eines Vektors nach einem Parameter2§1.1.4Feldtheorie4§1.1.4.1Das skalare Feld und sein Gradient4§1.1.4.2Das Vektorfeld, seine Rotation und Divergenz5§1.1.5Das Bogendifferential7§1.1.6Linien- oder Kurvenintegrale8§1.1.7Die Integralsätze von Gauß und Stokes für die Ebene10§1.2Stochastik12§1.2.1Theoretische Zusammenhänge einer Wahrscheinlichkeitsverteilung12§1.2.2Die Gauß`sche Normalverteilung14§1.2.3Die Extremwert Typ III- Verteilung16§1.3Verzeichnis zitierter Literatur18§II.Werkstoffmechanische Grundlagen19§2.1Die Festkörper - Eigenschaften des Stahls19§2.1.1Versetzungstheorie19§2.1.2Ermittlung der Versetzungsdichte21§2.1.3Das Modell der Frank- Read- Quelle22§2.2Das Festigkeitsverhalten von Stahl23§2.2.1Das Spannungs - Dehnungs - Diagramm23§2.2.2Gleitlinien beim Zugversuch24§2.2.3Cotrell- Wolken25§2.2.4Die Hall- Petch- Beziehung25§2.3Das Bruchverhalten von Stahl26§2.4Zusammenfassung der Stahlprüfungen27§2.5Verzeichnis zitierter Literatur28§III.Grundlagen aus der technischen Mechanik29§3.1Spannungen und Dehnungen29§3.1.1Der Begriff der Spannung29§3.1.2Der Spannungstensor29§Das Symmetrieverhalten des Spannungstensors31§3.1.3Der ebene Spannungszustand (ESZ)32§3.1.4Der ebene Verzerrungszustand (EVZ)32§3.2Fließspannungshypothese nach Huber, v. Mises und Henckey34§3.2.1Die zweite Invariante des Spannungsdeviators34§3.2.2Die Oktaederschubspannung37§3.2.3Die elastische Gestaltänderungsenergie37§3.3Mehrachsigkeit38§3.4Verzeichnis zitierter Literatur39§IV.Bruchmechanik40§4.1Bruchkriterien rißfreier Bauteile unter statischer Beanspruchung42§4.1.1Bruchsicherheit der DIN 18000 Ausgabe 3 / 8142§4.1.2Bruchsicherheit der DIN 18000 Ausgabe 11 / 9043§4.1.3Nennspannungen und plastisches Verhalten44§4.2Bruchkriterien rißbehafteter Bauteile46§4.2.1Theoretische Bruchfestigkeit46§4.2.2Rißmodelle48§4.3Die Linear- elastische Bruchmechanik49§4.3.1Rißöffnungsarten49§4.3.2Das Konzept der Spannungsintensität50§4.3.3LEBM und Kleinbereichsfließen53§4.4Fließbruchmechanik55§4.4.1Das J- Integral- Konzept55§4.4.2Numerische Lösung des J- Integrals58§4.4.3Eigenschaften des J- Integrals59§4.4.4Die Rißwiderstandskurve der Fließbruchmechanik60§4.5Restlebensdaueranalyse64§4.5.1Tragwerksanalyse der zu betrachtenden Konstruktion65§4.5.2Bestimmung der vitalen Elemente der Konstruktion65§4.5.3Bruchmechanische Nachweise66§4.5.4Tragsicherheitsnachweis67§4.5.5Bewertung des Ermüdungsverh...