Elektromechanisch induzierte Polarisations-, Ladungs- und Umpolungseffekte in Ferroelektrika am Modellsystem des geöffneten Risses: Experimente

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Die vorliegenden bruchmechanischen Modelle für ferroelektrische Werkstoffe sind insbesondere bei kombinierter elektromechanischer Last noch nicht vollständig in der Lage, das Rissverhalten und damit das Werkstoffversagen hinreichend genau vorherzusagen. Neben der noch unvollständigen Formulierung konstitutiver Werkstoffgesetzte mangelt es insbesondere an Kenntnissen über die elektrischen Randbedingungen an den Rissflanken, die durch komplexe nichtlineare elektrische und mechanische Zusammenhänge von Polarisations- und Kompensationsladungen sowie elektrischen Feldern gekennzeichnet sind. Der Hauptgegenstand dieses sowie des Parallelantrags von Prof. H. Balke und H. Keßler (TU Dresden, BA 1411/10-1) [1] ist daher zum einen die Entwicklung nichtlinearer Modelle im Rahmen des Parallelantrags und zum anderen die direkte experimentelle Untersuchung der elektrischen Sprungbedingung an der Rissflanke sowie der Durchführung von Bruchexperimenten zur Untersuchung von Rissaktivierung und -Wachstum im Rahmen des vorliegenden Antrags. In letzterem wird das elektrische Verhalten des ruhenden Risses mittels Rastersondenmikroskopie durch Messung der Verteilung des elektrischen Potentials sowie der Ladungsdichte um den Riss quantitativ charakterisiert. Bei den Bruchexperimenten wird die Abhängigkeit von Probengeometrie, Materialeigenschaften und Belastungsmodus (Mixed-Mode) auf das Risswachstum untersucht. Abschließend sollen die gewonnen experimentellen Daten mittels der entwickelten theoretischen Modelle ausgewertet und evaluiert werden.