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5. Modellierung des stabilen Risswachstums
Nach der Auswertung des Potentialschriebs, der während des Versuchs aufgezeichnet wird, beginnt die
Initiierung für die HLSV des Stahls RQT701-20I noch bevor die globale Fließlast erreicht wird. Durch
diese frühe Schädigungsentwicklung ist das maximale Lastniveau trotz der Overmatching-
Schweißverbindung niedriger als für den GW s. Bild 5.38. Aufgrund der Initiierung am freien
Probenrand wird mit dem 3D Modell („GTN 3D-01-B“) ein um 18N/mm kleinerer Rissinitiierungswert
von Ji=62N/mm als mit dem 2D Modell („GTN 2D-01-B“) berechnet. Da das 2D Modell mit
Ji=80N/mm die experimentelle Rissinitiierung (Ji=80N/mm) exakt wiedergeben kann, wird hier auf
eine Änderung des Parameters fc für die Elementen am freien Rand verzichtet. Um die auftretenden
Konvergenzprobleme zu umgehen, wird neben dem Modell B auch eine Berechnung („GTN 2D-01-
D“) mit dem Modell D entsprechend dem Bild 5.23 durchgeführt, s. Bild 5.38. Die numerische
Risswiderstandkurve des Modells D (Ji=74N/mm), die bis ∆a=0.5mm berechnet wird, zeigt einen
ähnlichen Verlauf wie die Kurve des Modells B. Eine Verlängerung der numerischen
Risswiderstandskurve bis zu einer Länge von ∆a=1.5mm kann durch eine Anpassung der numerischen
an die experimentellen Ergebnisse erreicht werden („GTN 2D-FIT-D“). Der Unterschied zu den
ursprünglichen Parametern besteht in der Erhöhung der kritischen Porosität fc auf 0.022 sowie
Verkleinerung der Elementgröße auf 0.1mm. Während sich der Parameter fn innerhalb der empfohlenen
Grenzen befindet, ist die Elementgröße von 0.1mm kleiner als die untere Grenze von 0.216mm, s. Kap.
5. Die angepasste kritische Porosität ist um den Faktor 3 höher als der aus Zellmodellrechnungen
resultierende fc Parameter für h=2. Da die Zellmodelrechnung von der gewählten Elementgröße
abhängt, würde eine gröbere Vernetzung zu höheren fc Werten führen. In diesem Fall soll die gewählte
Elementgröße die metallographischen Grenzen unbedingt einhalten. Die Frage, ob mit dem gröberen
Netz für das Zellmodell wirklich ein um den Faktor 3 höherer Parameter fc berechnet werden könnte,
wird hier nicht weiter verfolgt.
Kraft F [kN]
60
50
40
30
20
10
0
Exp.
GTN 2D-01-D
GTN 2D-01-B
GTN 2D-FIT-D
GTN 3D-01-B
RQT701-20I, HLSV
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Aufweitung U v [mm]
250
225
200
175
150
125
100
75
50
25
0
0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75
Risswachstum ∆a [mm]
Bild 5.38: Last-Aufweitungs- und Risswiderstandskurve für RQT701-20I, HLSV
J-Integral [N/mm]
Exp.
GTN 2D-01-D
GTN 2D-01-B
GTN 2D-FIT-D
GTN 3D-01-B
RQT701-20I, HLSV
Aus der Untersuchung des Risswiderstands für die HLSV mit dem schmalen Spalt (RQT701-20F,
HLSV) ergibt sich eine niedrigere Rissinitiierung (Ji=74.2N/mm) als für die HLSV mit dem Nullspalt.
Kurz nachdem die Rissinitiierung erreicht wird, zeigen alle untersuchten Proben mit dem schmalen
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