Gewichtsfunktionsmethoden in der Bruchmechanik

Theorie und Anwendungen
2025
ISBN: 978-981-97-8442-4
Verlag: Springer Nature Singapore

Buch, Deutsch, 724 Seiten, Format (B × H): 160 mm x 241 mm, Gewicht: 1420 g

Dieses Buch bietet einen systematischen und standardisierten Ansatz, der auf der über 30-jährigen Forschungserfahrung der Autoren mit Gewichtsfunktionsmethoden sowie auf der einschlägigen Literatur basiert. Die Bruchmechanik ist in vielen wichtigen technischen Bereichen zu einem unverzichtbaren Werkzeug für die Auslegung und den sicheren Betrieb von schadenstoleranten Strukturen geworden. Der Spannungsintensitätsfaktor - der charakterisierende Parameter des Rissspitzenfeldes - ist die Grundlage der bruchmechanischen Analyse. Die Gewichtsfunktionsmethode ist ein leistungsfähiges Verfahren zur Bestimmung von Spannungsintensitätsfaktoren und Rissöffnungsverschiebungen für komplexe Belastungszustände mit bemerkenswerter Berechnungseffizienz und hoher Genauigkeit.
Das Buch stellt den theoretischen Hintergrund der Gewichtsfunktionsmethoden sowie eine Fülle von analytischen Gewichtsfunktionen und Spannungsintensitätsfaktoren für zwei- und dreidimensionale Rissgeometrien vor, von denen viele in nationale und internationale Normen und industrielle Regelwerke eingeflossen sind. Die Genauigkeit der Ergebnisse wird genauestens überprüft, und es werden verschiedene Anwendungsbeispiele gegeben. Das Buch ist somit ein ideales Nachschlagewerk für Studenten, Forscher und Ingenieure, die sich mit dem Bruch und der Ermüdung von Werkstoffen und Strukturen befassen und nicht nur die Spannungsintensitätsfaktoren selbst, sondern auch effiziente und zuverlässige Werkzeuge zu deren Ermittlung benötigen.

Zielgruppe

Research

Autoren/Hrsg.

Xu, Wu

Wu, Xue-Ren

Fachgebiete

• Technische Wissenschaften Maschinenbau | Werkstoffkunde Technische Mechanik | Werkstoffkunde Kontinuumsmechanik
• Technische Wissenschaften Maschinenbau | Werkstoffkunde Maschinenbau
• Technische Wissenschaften Verkehrstechnik | Transportgewerbe Luft- und Raumfahrttechnik, Luftverkehr
• Technische Wissenschaften Sonstige Technologien | Angewandte Technik Astronautik

Inhaltsverzeichnis

Teil I Theoretischer Hintergrund der bruchmechanischen Gewichtsfunktionsmethoden.- Standardisierte analytische Gewichtsfunktionsmethode auf der Grundlage von Rissöffnungsverschiebungen.- Analyse und Diskussion von Gewichtsfunktionsmethoden auf der Grundlage von mehreren Referenzlastfällen.- Genauigkeitsnachweise verschiedener Gewichtsfunktionen und Methodenbewertungen.- Teil II Gewichtungsfunktionen und Spannungsintensitätsfaktoren für verschiedene Rissgeometrien.- Mittelriss(e) in einem zusammenhängenden Bereich.- Randriss(e) in einem zusammenhängenden Bereich.- Randriss(e) in einem mehrfach zusammenhängenden Bereich.- Gewichtungsfunktionsmethode und Anwendungen auf orthotropes Verbundmaterial.- Gewichtungsfunktionsmethode und Bruchanalyse für Platten mit mehreren Rissen.- Analytische Wägefunktionen und Mischmodus-Spannungsintensitätsfaktoren für Modus-II-Risse.- Wägefunktionen für dreidimensionale Rissprobleme.- Teil III Verschiedene ingenieurtechnische Anwendungen von Wägefunktionsmethoden.- Wägefunktionsanalyse von Rissproblemen mit thermischen/residualen Spannungen.- Berechnung von Rissöffnungsverschiebungen/-flächen mit Wägefunktionsmethoden.- Analyse von Überbrückungs-, Kohäsionsmodell- und Rissöffnungsspannungen mit Wägefunktionsmethoden.- Wägefunktionen und Spannungsintensitätsfaktoren für komplexe Rissgeometrien.- Anwendung von Wägefunktionsmethoden auf die Analyse von Schäden an mehreren Stellen.- Bestimmung von ungerissenen Spannungen mit der inversen Wägefunktionsmethode.- Anhang.

Über Autor(innen)

Dr. X. R. Wu (Xue-Ren Wu) promovierte 1983 an der Königlichen Technischen Hochschule (KTH) in Stockholm, Schweden. Er ist Professor am Beijing Institute of Aeronautical Materials, wo er 14 Jahre lang technischer Direktor und 10 Jahre lang leitender Berater war. Von 1987 bis 1994 war er Co-Chefwissenschaftler des ersten chinesisch-amerikanischen Kooperationsforschungsprogramms für die Luft- und Raumfahrt (Ermüdung und Bruchmechanik) zwischen dem Chinese Aeronautical Establishment (CAE) und der National Aeronautics and Space Administration (NASA, USA). Er förderte die Beteiligung Chinas an internationalen Forschungsaktivitäten zu Ermüdungslebensvorhersagemethoden für kleine Risse. Er war Vorsitzender des 7. Internationalen Ermüdungskongresses (FATIGUE'99) in Peking. Professor Wu erhielt zahlreiche Auszeichnungen, darunter Chinas National Natural Science Award (1993), den Kwang-Hua Science and Technology Foundation Award (1994), den ersten Somiya Award for International Cooperation (2000) der IUMRS gemeinsam mit Dr. J. C. Newman (NASA Langley Research Center) sowie eine Reihe von Technologiefortschritt-Auszeichnungen auf nationaler und ministerieller Ebene in China. Er veröffentlichte (bei Pergamon Press, Oxford England, 1991) das weltweit erste Buch über Gewichtsfunktionen "Weight Functions and Stress Intensity Factor Solutions", das er gemeinsam mit Professor A. J. Carlsson verfasste. Das Buch wurde von der internationalen Bruchmechanik-Gemeinschaft gut aufgenommen und ausgiebig genutzt. Er ist Autor bzw. Mitautor von über 200 Artikeln und Herausgeber mehrerer Bücher in der Fachliteratur.

Dr. W. Xu ist außerordentlicher Professor an der Shanghai Jiao Tong Universität. Er promovierte 2012 an der Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China. Von 2012 bis 2015 war er Postdoktorand am Aerospace Engineering Department der University of Michigan, Ann Arbor, USA. Seine Forschungsinteressen konzentrieren sich hauptsächlich auf Bruchmechanik und Mechanik von Verbundwerkstoffen. Seine Forschung wurde von NSFC, AVIC und dem Shanghai Sailing Program für herausragende junge Talente in Wissenschaft und Technologie der Stadt Shanghai gefördert. Er ist Autor von mehr als 50 Zeitschriftenartikeln.