Die optische Bildkorrelation („digital image correlation“, DIC) kann aufgrund ihres Messprinzips viele für Risswachstumsprüfungen relevante Messgrößen berührungsfrei erfassen. Diese reichen von der integralen Dehnung im Bereich der Prüfzone, über die Detektion des Risspfads und der Risslänge bis hin zur Rissflankenverschiebung, um das Öffnungs- und Schließverhalten der sich formenden Risse zu charakterisieren. Allerdings ist das Verfahren aufgrund der hohen Rechenlast auf konventionellen Prozessoren zu langsam. Außerdem müssen Oberflächen der Bruchmechanikprobe oftmals mit einem „Speckle-Lack“ präpariert werden, was einerseits die Detektion der Rissspitzen erschweren kann und andererseits thermische Eigenschaften der Probe wie z.B. die Emissivität beeinflusst.

Grafikkarten (GPU) in Kombination mit schnellen Kameras mit einer Übertragungsrate von mehr als 3 GB/s beschleunigen die Bildkorrelation erheblich: Sie ermöglichen es, Bilder mit bis zu 1,5 kHz Messrate aufzunehmen und bis zu 74.000 DIC-Messpunkte pro Sekunde markierungsfrei – also ohne Specklelack – auszuwerten. Analog zu mechanischen Extensometern wird während des Risswachstums die integrale Dehnung entlang der Maschinenachsen mit einer Basislänge von 10 mm und einer Latenz von weniger als 3 ms gemessen. Im „Full-Field-Modus“ werden die Risskontur sowie die Rissflankenverschiebung richtungsunabhängig an bis zu 40.000 DIC-Messpunkten je Kamerabild im Dehnungsfeld ausgewertet.

Dieser Beitrag zeigt Ergebnisse aus dem FVV-Forschungsvorhaben ARIMA („Absicherung Risswachstum mehrachsig“) zum beanspruchungsnahen Risswachstumsverhalten von Stahl-, Titan- und Nickel-Basis-Werkstoffen bei Raumtemperatur sowie - im Falle der Nickel-Basis Legierung - bei Temperaturen bis 625 °C. Die Risslängen des Bildkorrelationssystems werden mit denen von Potentialsonden und die gemessenen Rissflankenverschiebungen mit denen von FEM-Simulationen verglichen.