Schnelldrehendes Schwungrad aus faserverstärktem Kunststoff

- 58 - Berechnung und Optimierung Bruchenergie
1
E = ⋅∫σ ε ⋅dV
B B 2
V
|| || (5.2.1.)
bzw. für den klassischen Zwischenfaserbruch
1
E = ⋅∫σ⊥ ε ⋅dV
B ⊥
(5.2.2.)
B 2
V
Die unterschiedlichen Bruchenergieen des Faserbzw.
Zwischenfaserbruchs sind für verschiedene
Materialien im Kapitel 5.5. aufgeführt. Um die von
den isotropen Materialien unterschiedliche Bruchmechanik
der faserverstärkten Kunststoffe besser verstehen
zu können, wird zuerst ein Risswachstum bei
einem einfachen Zugversuch betrachtet.
5.3. Risswachstum
Bei gekerbten Zugproben aus faserverstärkten Kunststoffen
zeigen sich grosse Unterschiede in der Art der
Rissentstehung und des Risswachstums gegenüber
isotropen Werkstoffen.
Bei isotropen Werkstoffen entsteht an der Spitze der
Kerbe eine maximale Belastung, die zu einer elastischen
Verformung in eine plastische Zone und
schlussendlich zum Riss senkrecht zur Belastungsrichtung
führt. Bei einer konstanten Last vergrössert
sich die Beanspruchung durch den reduzierten Querschnitt,
und der Riss wächst sehr schnell, bis die
Struktur ganz versagt.