Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 6757

Computation of the crack opening displacements for Vickers indentation cracks

Theo Fett

Abstract
Vickers indentation cracks are an appropriate tool to determine the crack-tip toughness KI0 and possibly the bridging relation of ceramics with an R-curve behaviour from the total crack opening displacements. Two contributions to the total crack opening displacement field are addressed. First, the residual stresses occurring in the uncracked body are considered and then, the contact stresses generated by preventing crack-face penetration are computed. The COD solution resulting from superposition of residual and contact displacements is given in the form of diagrams for graphic interpolation and in the form of a table for interpolation by bi-cubic splines. In addition, an analytical expression is provided. The near-tip displacements are represented by the first terms of series expansions.

Berechnung des Rissuferverschiebungsfelds für Vickerseindruckrisse

Zusammenfassung
Die beim Vickers-Eindruckversuch in keramischen Materialien auftretenden Risse sind geeignet, die Rissspitzenzähigkeit KI0 und möglicherweise auch die Brückenspannungen von Keramiken mit R-Kurveneffekt aus Rissuferverschiebungsmessungen zu bestimmen. Es werden zwei verschiedene Beiträge zur Rissuferverschiebung angesprochen. Zum einen ist das beim Eindruck in der ungerissenen Probe entstehende Eigenspannungsfeld für einen Teil der Verschiebungen in der gerissenen Probe verantwortlich. Andererseits ist auch das Spannungs- und Verschiebungsfeld erforderlich, das durch Kontaktspannungen im inneren Rissbereich auftritt. Die Gesamtverschiebungen resultieren aus der Überlagerung dieser beiden Beiträge. Die Ergebnisse der Berechnungen werden in Form von Diagrammen für graphische Interpolation und einer Tabelle für Spline-Interpolation wieder gegeben. Zusätzlich werden Näherungsformeln für das Gesamt- und das Rissspitzen-Nahfeld hergeleitet.

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