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5. Modellierung des stabilen Risswachstums
identifizierten Clustern von größeren Einschlüssen, aus denen sich die primären Hohlräume bilden. Die
Bruchfläche des SG enthält sehr feine homogen verteilte Poren mit dem maximalen Durchmesser
zwischen 2 und 5µm ohne Unterbrechung durch größere Hohlräume. Wie die metallographische
Analyse bereits zeigen konnte, entwickeln sich die kleinen Poren an den Stellen mit ausgeschiedenem
Eisenkarbiden und den kleineren Partikeln, die besonders in der Decklage der Schweißnaht stark
vertreten sind.
50 µm 50 µm
Bild 5.33: Bruchflächen der 0.5C(T) Proben für RQT701-15I, GW (links) und SG (rechts)
Das Schädigungsverhalten des hochfesten und vergüteten Stahls RQT701-15I ist in Bild 5.34 und Bild
5.35 für GW und HLSV dargestellt. Das Bild 5.34 enthält zusätzlich die Ergebnisse (GTN 2D-01*), die
sich aus den Berechnungen mit dem 2D Modell und einem κ-Faktor von 4 ergeben.
Das experimentelle Last-Aufweitungsverhalten von 0.5C(T) Proben aus dem GW kann sowohl vom 2D
als auch dem 3D Modell relativ gut wiedergegeben werden. Der erste Lastabfall im 2D Modell bei
0.5mm Aufweitung ist auf das Versagen des Elements direkt hinter der Anfangsrissspitze
zurückzuführen. Auch in dem 3D Modell wird die maximale Schädigung in dem Element hinter der
Rissspitze erreicht, bevor der Riss an der Probenoberfläche initiiert. Je größer dieses Element ist, umso
größer ist die Behinderung der Rissöffnung durch die Elementsteifigkeit, die in der Realität nicht
existiert. Diese sog. „Klammereffekt“ wurde bereits in [STE99] beobachtet. Durch die Zuweisung des
maximalen Wertes der Schädigung zu den bestimmten Integrationspunkten kann das Element hinter der
Rissspitze a priori vorgeschädigt und der „Klammereffekt“ aufgehoben werden, s. Bild 5.23. Wird die
Vorschädigung nicht durchgeführt sondern lediglich die Schädigungsparameter des SG zugewiesen, so
hängt der Zeitpunkt des Versagens des Elements hinter der Rissspitze im Hinblick auf die
Rissinitiierung von den Parametern und dem Spannungszustand ab. Bei hohen fn Werten und niedriger
charakteristischen Dehnung εn, wie bei diesem Stahl, geht die Schädigung im Element hinter der
Rissspitze aufgrund der ansteigenden plastischen Verformung der Rissinitiierung voran.
Bis auf die Rissinitiierung, die mit ca. 160 N/mm um 15% höher als der experimentell bestimmte Ji
Wert ist, ergeben sich für den GW deutliche Unterschiede zwischen 2D und 3D Modell im Bezug auf
das Risswiderstandsverhalten. Nach der Rissinitiierung zeigt das 2D Modell eine wesentlich flachere
R-Kurve bedingt durch die hohe Mehrachsigkeit und den Parameter κ=6 als das 3D Modell. Wird κ auf
4 reduziert, so steigt der Risswiderstand um fast 50 N/mm nach der Rissinitiierung, (GTN-2D-01* im
Bild 5.34). Im Gegensatz zu κ=6 wird bei κ=4 kein Versagen des Elements hinter der Rissspitze vor
der Rissintiierung beobachtet. Demnach findet die verstärkte Schädigungsentwicklung zunächst in dem
ersten Element vor der Rissspitze statt, in dem die maximale Schädigung sehr bald nach der kritischen
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