Spannungsintensitätskonzept

Beim Spannungsintensitätskonzept (SIK) wird im Unterschied zum Kerbspannungskonzept kein fiktiver Kerbradius modelliert, sondern eine scharfe V-Kerbe, d.h. ρ_f = 0.0. Damit liegt eine Singularität im Spannungsfeld vor, die mit Hilfe von Spannungsintensitätsfaktoren (SIF) beschrieben wird. Sie quantifizieren die Magnitude der asymptotischen Spannungsverteilung. 

Auf der Grundlage des polaren Koordinatensystems wird mit den Moden I und II der SIF die lokale Spannungsverteilung in der Nähe der Singularität (Spannungsspitze) ermittelt. In der Regel sind dafür lokale Netzverfeinerungen erforderlich, um den nichtlinearen Spannungsverlauf erfassen zu können. Als Alternative dazu wird bei der „Peak Stress Method“ ein Netz mit konstanten Elementgrößen verwendet. Dies hat den Vorteil, dass der Rechenaufwand und die Modellierungstiefe in Grenzen gehalten werden kann. Nach einer Kalibrierung ist es möglich mit einer analytischen Gleichung die Spannungsintensitätsfaktoren in Abhängigkeit von der Spannungsspitze (peak stress) zu bestimmen.  

Eine weitere Option besteht darin, einen Bezug zwischen der „strain energy density“ und den SIF herzustellen. Nähere details dazu sind in der Fachliteratur zu finden.