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5. Modellierung des stabilen Risswachstums
Porosität erreicht wird. Mit steigendem Risswachstum verlangsamt sich der Prozess der Schädigung
nach dem Erreichen von fc aufgrund der abfallenden Mehrachsigkeit. Diese Verlangsamung erfährt
auch das Element vor der Rissspitze bei κ=6, das an bereits geschädigte Elemente angrenzt. Dies hat
zur Folge, dass sich die Werte der Rissinitiierung für κ=4 und 6 trotz des höheren Schädigungsniveaus
für κ=6 bis zu fc kaum voneinander unterscheiden.
Bei dem 3D Modell für den GW des Stahls RQT701-15I startet der Riss an der Probenoberfläche und
setzt sich anschließend in der Probenmitte fort. Der numerisch ermittelte Rissverlauf über die
Probendicke weist eine gute Übereinstimmung mit dem Rissverlauf der Versuchsprobe. An der
Probenoberflöche wird ein leicht stärkeres Risswachstum als in der Probenmitte deutlich. Das
numerisch maximal ereichte Risswachstum beträgt nur 0.2mm aufgrund des Konvergenzproblems, das
zum Rechnungsabbruch führt. Neben dem geschädigten Element vor der Rissspitze haben mindestens 3
weitere Elemente in der Probenmitte die kritische Porosität erreicht, so dass sie fast alle gleichzeitig
versagen würden, wäre die weitere Zunahme der Verformung möglich. Diese Schädigungsentwicklung
ist charakteristisch für die gewählten Parameter. Mit genügend großem εn und kleinerem fn wird der
Prozess der Schädigung durch das allmähliches Versagen der Elemente im Ligament gekennzeichnet,
die nacheinander kritische Porosität und die maximale Schädigung erreichen.
Kraft F [kN]
90
30
25
20
15
10
5
0
Exp.
GTN 2D-01
GTN 2D-01*
GTN 3D-01
RQT701-15I, GW
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
Aufweitung U v [mm]
J-Integral [N/mm]
400
350
300
250
200
150
100
50
0
Exp.
GTN 2D-01
GTN 2D-01*
GTN 3D-01
RQT701-15I, GW
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
Risswachstum ∆a [mm]
Bild 5.34: Last-Aufweitungs- und die Risswiderstandskurve für RQT701-15I, GW
Im Vergleich zum GW zeigen die experimentellen 0.5C(T) Proben mit der HLSV ein niedrigeres Last-
und auch Risswiderstandsniveau, s. Bild 5.35. Der Grund für diese Abnahme des Lastniveaus bei den
0.5C(T) Proben trotz der Overmatching Schweißverbindung liegt in der verstärkten
Schädigungsentwicklung durch die zunehmende Entstehung von sekundären Hohlräumen mit der
plastischen Verformung. Für die numerische Analyse des Bruchverhaltens der HLSV des Stahls
RQT701-15I wird ein 2D Modell ohne Ausnutzung der Symmetrie in der Längsrichtung und mit dem
vorgeschädigten Element analog zum Modell D in Bild 5.23 verwendet. Nur mit diesem Modell ist es
möglich, die Schädigungsanalyse ohne größere Konvergenzprobleme durchzuführen.