Untersuchungen zur Simulation des Bruchverhaltens feuerfester Baustoffe mit Hilfe der Finite Elemente Methode

In der vorliegenden Arbeit wurde mit Hilfe numerischer Simulationen eine ergänzende Auswerteroutine des Keilspalttests nach Tschegg entwickelt. Dieser Keilspalttest ermöglicht es, die zur Rissausbreitung in einem Werkstoff benötigte spezifische Bruchenergie zu bestimmen. Diese Routine gestattet die Bestimmung des Elastizitätsmoduls, der Zugfestigkeit und der spezifischen Bruchenergie von heterogenen mineralischen Werkstoffen, wie Betone oder feuerfeste Baustoffe. Dies steigert die Effizienz des Prüfverfahrens, da keine weiteren Materialprüfungen notwendig sind, um Informationen über den Elastizitätsmodul und die Zugfestigkeit zu erlangen. Weiters wurden Untersuchungen zur Simulation der Rissbildung in Baustoffen durchgeführt. Ein Hauptaugenmerk wurde auf die Einsetzbarkeit einer statistischen Defektverteilung in einer Finite Elemente Simulation gelegt, um das Verhalten von heterogenen Baustoffen unter homogener Zugbelastung realitätsnah zu beschreiben. Dabei wurde die Schwindung und die daraus resultierende Rissbildung einer ebenen dünnen Schicht mit idealer Haftung am Untergrund untersucht. Von Interesse war dabei die Abhängigkeit des Rissabstandes und des Zeitpunktes der Risslokalisierung von der Materialsprödigkeit, den verwendeten Materialmodellen und der Charakteristik der Festigkeitsverteilung. Die Untersuchungen zeigten, dass die Rissbildung vorwiegend durch die Festigkeitsverteilung beeinflusst wird.