Bruchmechanik

Belastet man einen Ideal-Kristall mit einer Kraft [F] oder einem Moment [Nm], so ergibt sich durch den entsprechenden Querschnitt eine Beanspruchung [σ], die zum sofortigen Bruch führt. Der Idealkristall bricht sofort, da er keinerlei Gitterbaufehler hat, die bei Belastung durch den Werkstoff wandern und somit Verformung(en) möglich machen.

Jede Belastung eines Werkstoffes mit Gitterbaufehlern führt zu einer Versetzungsbewegung, die aufgrund der Endlichkeit des Werkstückes auf die Oberfläche trifft und dort zunächst zu mikroskopisch kleinen Veränderungen des Gefüges bzw. zu einem sog. Mikroanriss führt. In Abb. 1 ist auf der linken Seite das Gefüge eines Werkstückes an seiner Oberfläche vor einer Versetzungsbewegung dargestellt. Auf der rechten Seite der Abb. ist ein Mikroanriss dargestellt. Folglich „vergessen“ Werkstoffe Verformungen nicht, auch wenn die Belastungen unterhalb der Streckgrenze liegen.  Tritt eine Beanspruchung nochmal auf, so wird der Mikroanriss immer größer. So wächst ein mikroskopisch kleiner Riss mit jedem Lastwechsel und vermindert dabei immer weiter den tragenden Querschnitt. Schlussendlich brechen unter diesen Gegebenheiten auch Realkristalle, wobei sie vor dem Bruche eine bestimmte Anzahl an Lastwechseln ertragen