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5. Modellierung des stabilen Risswachstums
sich genau zwischen den beiden mit 2D und 3D Modell numerisch bestimmten Initiierungswerten von
Ji=153N/mm und Ji=94N/mm. Der Grund für diesen Unterschied ist der gleiche wie für die HLSV des
Stahls EH36-20I. Bei dem 3D Modell versagt zunächst das Element vor der Rissspitze am
seitengekerbten Probenrand und erst anschließend das Element in der Probenmitte. Wird eine kritische
Porosität bei einer Mehrachsigkeit von h=1.5 für die Elemente am freien Rand eingesetzt („GTN 3D-
01*“), so kann eine Erhöhung des Initiierungswertes auf Ji=118N/mm und somit auch eine verbesserte
Abschätzung des experimentelles Wertes erzielt werden. Da sich der Riss nach der Initiierung in der
Probenmitte ausbreitet, wird der Unterschied zwischen den beiden 3D Modellen bis zu einem
Rissfortschritt von 0.07mm geringer. Wird der Winkel der Seitenkerbung von 42° auf experimentell
vorliegende 30° verändert, so wird keine Auswirkung weder auf den Initiierungsort noch auf den
Risswiderstand beobachtet. Mit der Rissausbreitungslänge von ∆a=0.2mm, das der Elementgröße lx in
der Risssausbreitungsrichtung entspricht, zeigt das 2D Modell bei der Darstellung des Risswiderstandes
bis ∆a=0.3mm einen großen Sprung von ∆J=70N/mm, der bei den 3D Modellen aufgrund der
unterschiedlichen Rissausbreitung entlang der Probendicke nicht auftritt. Die maximal in den
Versuchen gemessene Risslänge beträgt 0.3mm, da alle untersuchten Proben dann ein instabiles
Versagen zeigen. Aus diesen Gründen ist es auch nicht möglich, einen genauen weiteren
Versuchverlauf des Risswiderstandes zu bestimmen.
Kraft F [kN]
88
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Exp.
GTN 2D-01
GTN 3D-01
GTN 3D-01*
EH36-20I, HLSV
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
Aufweitung U v [mm]
J-Integral [N/mm]
300
250
200
150
100
50
Exp.
GTN 2D-01
GTN 3D-01
GTN 3D-01*
EH36-20I, HLSV
0
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
Risswachstum ∆a [mm]
Bild 5.32: Last-Aufweitungs- und die Risswiderstandskurve für EH36-20I, HLSV
Ein Risswiderstandsverlauf kann für die HLSV mit dem schmalen Spalt (EH36-20F, HLSV) ebenfalls
nicht ermittelt werden, da das Instabilitätsversagen bei den 0.8C(T) Proben bereits kurz nach der
Initiierung auftritt. Der Initiierungswert für die HLSV mit dem schmalen Spalt ist mit Ji=139N/mm
etwas höher als für die HLSV mit dem Nullspalt.
Die Bruchflächen für den GW und das SG des Stahls RQT701-15I zeigen eine typische duktile
Wabenstruktur, s. Bild 5.33. Diese Wabenstruktur ist beim GW durch größere, primäre Poren mit dem
maximalen Durchmesser zwischen 20 und 40µm und feineren Poren, die in der Größe stark streuen,
charakterisiert. Die größeren Poren sind nicht homogen verteilt sondern hängen meistens in Gruppen
zusammen. Diese Gruppenanordnung von primären Hohlräumen entspricht den metallographisch