Festigkeitslehre und Werkstoffmechanik

Prof. Dr.-Ing. Ralf Bürgel war langjährig im Kraftwerksbau tätig und danach Professor für Metallkunde und Werkstoffmechanik an der Fachhochschule Osnabrück.

2: Werkstoffmechanik.-
1 Festigkeit und Verformung der Metalle.-
1.1 Einführung.-
1.2 Wahre Spannung und wahre Dehnung.-
1.3 Kristallographische Grundlagen.-
1.3.1 Kristallsysteme.-
1.3.2 Indizierung kristallographischer Richtungen und Ebenen.-
1.3.3 Packungsdichte.-
1.3.4 Stapelfehlerund Stapelfehlerenergie.-
1.4 Arten der Verformung.-
1.4.1 Elastische Verformung.-
1.4.2 Merkmale der plastischen Verformung.-
1.5 Theoretische Festigkeit.-
1.6 Versetzungen.-
1.6.1 Versetzungsarten und deren Vorkommen in Kristallen.-
1.6.2 Entstehung von Versetzungen.-
1.6.3 Spannungsfeld und Verzerrungsenergie der Versetzungen.-
1.6.4 Aufspaltung von Versetzungen, Einfluss der Stapelfehlerenergie.-
1.7 Elementarprozesse der Versetzungsbewegung.-
1.7.1 Gleiten von Versetzungen.-
1.7.2 Schneiden von Versetzungen.-
1.7.3 Quergleiten von Schraubenversetzungen.-
1.7.4 Klettern von Stufenversetzungen.-
1.8 Erholung.-
1.9 Fließspannung und Verfestigung.-
1.9.1 Ausbauchspannung.-
1.9.2 Passierspannung.-
1.9.3 Zusammenfassung aller Spannungsanteile.-
1.9.4 Tieftemperaturverhalten von krz. Werkstoffen.-
1.10 Vielkristallverformung.-
1.10.1 Bedingungen für Vielkristallverformung.-
1.10.2 Fließkurven von Vielkristallen.-
1.10.3 Ausgeprägte Streckgrenze.-
1.10.4 Statische und dynamische Reckalterung.-
1.10.5 Einfluss der Korngröße auf die Streckgrenze.-
1.11 Kriechen.-
1.11.1 Einführung.-
1.11.2 Versuche und Kennwerte.-
1.11.3 Mikrostrukturelle Deutung des Kriechens.-
1.11.4 Spannungs- und Temperaturabhängigkeit des Kriechens.-
1.11.5 Einfluss der Korngröße auf das Kriechen.-
1.11.6 Zusammenfassung der Kriechverformungsanteile.-
1.12 Eigenspannungen und Spannungsrelaxation.-
1.13 Legierungshärtung.-
1.13.1 Übersicht über Härtungsmechanismen.-
1.13.2 Mischkristallhärtung.-
1.13.3 Teilchenhärtung.-
1.14 Zusammenfassung der Härtungsmechanismen.- Weiterführende Literatur zu Kapitel
1.- Literaturnachweise zu Kapitel
1.- Fragensammlung zu Kapitel
1.-
2 Zyklische Belastung.-
2.1 Einführung und Definitionen.-
2.2 Festigkeit bei schwingender Belastung.-
2.2.1 Wöhler-Diagramme.-
2.2.2 Dauerschwingfestigkeitsschaubilder.-
2.3 Einflussgrößen auf die Dauerschwingfestigkeit.-
2.3.1 Werkstoffbedingte Einflussgrößen.-
2.3.2 Geometrische und konstruktive Einflussgrößen.-
2.3.3 Beanspruchungsbedingte Einflussgrößen.-
2.4 Reibermüdung/Fretting Fatigue.-
2.5 Zyklische Belastungskollektive.- Weiterführende Literatur zu Kapitel
2.- Literaturnachweise zu Kapitel
2.- Fragensammlung zu Kapitel
2.-
3 Spannungskonzentrationen und Kerbwirkung.-
3.1 Spannungs- und Verformungszustände im Kerbbereich.-
3.2 Fließbeginn im Kerbbereich.-
3.3 Plastifizierung im Kerbbereich.-
3.4 Kerbeinfluss auf die Zugfestigkeit.- Weiterführende Literatur zu Kapitel
3.- Literaturnachweise zu Kapitel
3.- Fragensammlung zu Kapitel
3.-
4 Bruchmechanik.-
4.1 Einführung.-
4.2 Plastischer Kollaps und Grenztragfähigkeit.-
4.3 Linear-elastische Bruchmechanik (LEBM).-
4.3.1 Spannungen an der Rissspitze.-
4.3.2 Spannungsintensitätsfaktor.-
4.3.3 Kritischer Spannungsintensitätsfaktor, Riss- oder Bruchzähigkeit.-
4.3.4 Bruchmechanische Bewertung und Restfestigkeit.-
4.3.5 Dehnungs- und Spannungszustände in der Rissumgebung.-
4.3.6 Plastische Zone.-
4.3.7 Leck-vor-Bruch-Kriterium.-
4.4 Energiebilanz bei Rissausbreitung und Bruch.- Weiterführende Literatur zu Kapitel
4.- Literaturnachweise zu Kapitel
4.- Fragensammlung zu Kapitel
4.-
5 Versagensmechanismen.-
5.1 Einführung.-
5.2 Energiebilanz der Risskeimbildung.-
5.3 Sprödbrüche.-
5.3.1 Allgemeines.-
5.3.2 Sprödbruch unter Druckbelastung.-
5.3.3 Spröder Torsionsbruch.-
5.3.4 Ideale Sprödbrüche.-
5.3.5 Reale Sprödbrüche.-
5.3.6 Statistik der Festigkeiten spröder Werkstoffe.-
5.4 Duktilbrüche.-
5.5 Ermüdung und Schwingungsbrüche.-
5.5.1 Einführung.-
5.5.2 Bereich
I — Zyklische Ver- und Entfestigung sowie Verformungslokalisierung.-
5.5.3 Bereich
II — Mikrorissbildung.-
5.5.4 Bereich
III -Stabiles Risswachstum.-
5.5.5 Bereich
IV — Instabiles Risswachstum und Restgewaltbruch.-
5.5.6 Auswertung von Ermüdungsbruchflächen.-
5.6 Kriechschädigung und Zeitstandbrüche.-
5.6.1 Einführung.-
5.6.2 Bruchmechanismuskarten.-
5.6.3 Entwicklung der Kriechschädigung.-
5.6.4 Mechanismus der interkristallinen Kriechschädigung.- Weiterführende Literatur zu Kapitel
5.- Literaturnachweise zu Kapitel
5.- Fragensammlung zu Kapitel
5.- Sachwortverzeichnis.