Crack path simulation and directional instability in inhomogeneous mechanical, thermo-mechanical and electro-mechanical fields

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Im Projekt sollen die Bedingungen aufgeklärt werden, unter denen die gerade Rissausbreitung infolge Symmetriebrechung in eine gekrümmte übergeht. Es ist geplant, ausgewählte bruchmechanische Experimente zu analysieren und damit einen Beitrag zur Lösung des Problems der Risspfadbestimmung und der Richtungsinstabilität in mechanischen, thermomechanischen und elektromechanischen Feldern zu leisten. Die Untersuchungen dienen der Aufklärung eines in keramischen Werkstoffen genutzten Prinzips, durch lokalisierte Druckeigenspannungen Risse umzulenken, um die effektive Bruchzähigkeit und Dehnungstolerenz zu erhöhen. Für anisotrope piezoelektrische Materialien soll ein Simulationsverfahren zur Risspfadbestimmung mittels der Methode der finiten Elemente entwickelt werden. Mittels computergestützter Verzweigungsanalyse wird eine Erklärung dafür gesucht, warum der Beginn der oszillierenden Rissausbreitung nicht durch das üblicherweise in der Literatur verwendete Cotterell-Rice-Kriterium bestimmbar ist. Durch Vergleich mit Experimenten ist die Frage zu klären, ob für piezoelektrische Materialien einheitliche Rissausbreitungskriterien formuliert werden können und inwiefern die Kopplung zwischen den mechanischen und elektrischen Feldern Einfluß auf die Ausbreitung gekrümmter Risse hat.