Bruchmechanikkennwerte

Bruchmechanikkennwerte (häufig auch Bruchmechanik-Kennwerte oder Kennwerte der Bruchmechanik) bezeichnen eine Gruppe physikalisch-technischer Größen, die das Verhalten von Rissen in Werkstoffen unter Belastung quantifizieren. Sie dienen zur Bewertung von Bruchzähigkeit, Rissausbreitung und Versagensgefahr und sind Grundlage für Auslegung, Prüfung und Lebensdauerprognosen technischer Bauteile.

Zu den wichtigsten Kennwerten gehören der Spannungsintensitätsfaktor K (mit Einheiten MPa·√m) und die kritische Bruchzähigkeit K_IC für spröde Brüche, die Energiefreisetzungsrate G (J/m2) sowie das J-Integral als Maß für die nichtlineare Bruchmechanik bei duktilen Werkstoffen. Für plastische Deformation am Rissspitze wird auch die kritische Spaltweitendifferenz (CTOD) verwendet. Bei zyklischer Beanspruchung sind Kennwerte der Ermüdungsrissausbreitung, etwa die Paris-Gleichung (da/dN = C·(ΔK)^m), relevant.

Messverfahren beruhen auf normierten Prüfaufbauten wie Compact-Tension- oder Biegeproben und Normen (z. B. ASTM E399, ASTM E1820, entsprechende ISO-Normen). Die Interpretation hängt von Randbedingungen ab: plane Spannung versus plane Verformung, Probengeometrie, Probenoberfläche, Temperatur, Korrosion und Belastungsgeschwindigkeit beeinflussen die Werte.

Bruchmechanikkennwerte sind essenziell für Sicherheit und Zuverlässigkeit in Luftfahrt, Energie, Bauwesen und Maschinenbau. Ihre Anwendung erfordert Fachkenntnis, da Kennwerte material- und situationsspezifisch sind und nicht ohne Kontext auf Bauteile übertragen werden sollten.