Beschreibung
Der Widerstand gegen Rissausbreitung ist unzweifelhaft eine der wichtigsten Eigenschaften metallischer Werkstoffe. Insbesondere kurz nach ihrer Initiierung wird das Wachstum von Rissen durch Wechselwirkungen mit der umgebenden Mikrostruktur, wie z.B. Korngrenzen und Versetzungen, beeinflusst. In diesem Zusammenhang liefern atomistische Simulationen wichtige Informationen über fundamentale Rissspitzenprozesse, welche anschließend für die Entwicklung höher-skaliger Modelle zur Rissausbreitung in realistischen Mikrostrukturen verwendet werden können.
Die vorliegende Arbeit trägt hierzu bei, indem systematisch die Einflüsse von Rissfrontkrümmung und Korngrenzstruktur auf die beiden konkurrierenden Prozesse Sprödbruch und Rissspitzenplastizität in kubisch-raumzentrierten (krz) Metallen bestimmt werden. Zu diesem Zweck, wurden groß-skalige Molekulardynamik und statik Simulationen in defektfreien Einkristallen und erstmalig auch an Korngrenzen durchgeführt. Des Weiteren wurden Riss-Versetzungs-Wechselwirkungen exemplarisch für ausgewählte Riss- und Gleitsysteme untersucht.
An gekrümmten Rissfronten vergrößert die höhere Anzahl an zur Verfügung stehenden Gleitsystemen die Tendenz zur Rissspitzenplastizität im Vergleich zu unendlich langen und geraden Rissfronten. An Korngrenzen sorgen die lokal unterschiedlichen Bindungssituationen zu einer Abhängigkeit des Bruchwiderstandes von der Rissspitzenposition und der Rissausbreitungsrichtung. Riss-Versetzungs-Wechselwirkungen werden durch Quergleitprozesse der Versetzungen und deren anschließendes Gleiten entlang der Rissfront dominiert, welches schließlich zum Abstumpfen des Risses führt.
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