Crack opening displacement, crack closure stresses and R-curves in ceramics as function of crack geometry and stress field

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Jürgen Rödel
• Subject Area: Metallurgical, Thermal and Thermomechanical Treatment of Materials
• Term: from 2000 to 2004
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5254161

Die meisten Methoden zur Bestimmung der Bruchzähigkeit keramischer Werkstoffe basieren auf der Bestimmung der kritischen Belastung, die nötig ist, um einen Riß gegebener Länge voran zu treiben. Dabei wird aber die für die Anwendung relevante Rißspitzenbruchzähigkeit nicht erfaßt und Informationen über das Verhalten sehr kurzer Risse sind kaum zu erhalten. Im Vorhaben ist geplant, die Rißspitzenbruchzähigkeit über vier vergleichende Methoden zu bestimmen und die genaueste Methode zu ermitteln. Weiterhin sollen Rißschließspannungen über Messung der Rißöffnungsprofile errechnet werden. Daraus erhaltene R-Kurven werden mit R-Kurvenmessungen an durchgehenden Rissen in Kompaktproben (CT), in Biegeproben (SEVNB) und an halbelliptischen Oberflächenrissen (SCF) verglichen. Es ergeben sich zwei Arbeitsschwerpunkte. Zum einen soll geprüft werden, ob sich die Umrechnung auf verschiedene Rißgeometrien für Werkstoffe mit Rißüberbrückung (Al2O3 und Si3N4), Umwandlungsverstärkung (Mg-PSZ) und ferroelastischer Verstärkung (PZT) erreichen läßt. Zum anderen soll der Einfluß des Spannungszustandes auf das R-Kurvenverhalten von Werkstoffen mit Prozeßzonen (Mg-PSZ und PZT) ermittelt werden. Dazu sind Rißfortschrittsmessungen an Proben geplant, deren Dicke vergleichbar oder größer ist als die Ausdehnung der plastischen Zone in diesen Werkstoffen.

• DFG Programme: Research Grants