A technique for measuring the crack propagation toughness in gas pipelines

• Applicant: Dr.-Ing. Andreas Bürgel
• Subject Area: Mechanics
• Term: from 2000 to 2002
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5292340

Eine Rissausbreitung in der Wand einer Gasrohrleitung kann durch den vorhandenen Innendruck über eine Distanz von vielen Kilometern mit hoher Geschwindigkeit erfolgen. Daraus resultiert ein enormer Kostenaufwand bei der Reparatur. Entscheidend für dieses Problem ist der Zusammenhang zwischen Gasdynamik und Bruchdynamik: Einerseits erfolgt bei Rissausbreitung ein Druckabfall in der Rohrleitung aufgrund des durch den Riss entweichenden Gases. Damit fällt die mechanische Belastung des Risses, d.h. der Spannungsintensitätsfaktor KIdyn, ab. Andererseits ist die dynamische Bruchzähigkeit KID des laufenden Risses (die Risslaufzähigkeit) eine von der Rissausbreitungsgeschwindigkeit abhängige Größe. Das Gleichgewicht zwischen Spannungsintensitätsfaktor und Risslaufzähigkeit und ihre Abhängigkeiten von der Rissausbreitungsgeschwindigkeit entscheiden darüber, ob die Rissausbreitung instabil über eine große Distanz erfolgt, oder ob der Riss nach einer kurzen Distanz wieder arretiert. Im Rahmen dieses Vorhabens soll die bruchdynamische Bestimmung der Risslaufzähigkeit KID in Abhängigkeit von der Rissausbreitungsgeschwindigkeit für Rohre aus Polyethylen betrachtet werden. Ziel ist es, ein praxisnahes Messverfahren zur Bestimmung der Risslaufzähigkeit in Rohrleitungen zu entwickeln, das letztendlich in eine Norm einfließen soll.

• DFG Programme: Research Fellowships