Festigkeit – Verformung – Bruch

Zusammenfassung

In diesem Abschnitt wird das Werkstoffverhalten unter mechanischer Beanspruchung behandelt. Der Werkstoff liegt als Probe vor oder als Bauteil, also mit vorgegebener Form. Wie verhält er sich beim Aufbringen einer Belastung?

Ein Werkstoff reagiert auf Belastung (d.h. Einwirkung mechanischer Kräfte) zunächst durch Verformung (Formänderung), bei zunehmender Belastung durch Bruch. Als Festigkeit definiert man den Widerstand, den ein Werkstoff aufgrund seiner atomaren Struktur und seines Gefüges der Formänderung bzw. dem Bruch entgegensetzt.

In diesem zentralen Kapitel des Buches besprechen wir die wichtigsten Grundphänomene, welche die mechanischen Eigenschaften bestimmen, also Versetzungsbewegung in Gleitsystemen, Wechselwirkung von Versetzungen mit Hindernissen, thermische Aktivierung der Versetzungsbewegung. Wir diskutieren, wie elastische und plastische Verformungseigenschaften optimiert werden können, beispielsweise über Veränderung der Mikrostruktur oder über Faserverstärkung. Von großer Bedeutung für die mechanischen Eigenschaften von Sicherheitsbauteilen ist das Ausbreitungsverhalten langer Risse im Sinne der Bruchmechanik. Für keramische Bauteile müssen statistische Methoden herangezogen werden.