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5. Modellierung des stabilen Risswachstums
Risswachstum werden im Laufe des Schädigungsprozesses die Elemente beim Modell B stärker als
beim Modell D verzerrt. Ausserdem steigt die numerische Überschätzung der Risswiderstandskurve mit
abnehmender Probendicke aufgrund der Beschränkung des GTN-Modells, den Scherbruchmechanismus
wiederzugeben. Da die Bildung von Scherlippen am Probenrand am weitesten bei SE(B) Proben mit 5mm
Dicke fortgeschritten ist, wird die größte Abweichung der Numerik von den Experimenten bei dieser
Probengeometrie erwartet. Im Vergleich zum Modell B ist die Auswirkung der Probendicke auf den
Risswiderstand wesentlich stärker als beim Modell D.
Im Gegensatz zu Modell B muss bei dem Modell D neben der Höhe des finiten Elements zusätzlich die
Elementbreite als Schädigungsparameter eingeführt werden. Der Einfluss der Elementbreite ist
umgekehrt zu dem der Elementhöhe. Während der Risswiderstand mit dem Anstieg der Elementhöhe
zunimmt, fällt er mit der zunehmenden Elementbreite ab.
Das GTN-Schädigungsmodell liefert eine gute Abschätzung der Last-Verformungs- und
Risswiderstandsverhaltens für die SE(B) 10x10 Proben mit der HLSV des Stahls S355, s. Bild 5.49. In
Vergleich zu C(T) Proben wird ein um ca. 35N/mm niedrigerer experimenteller Rissinitiierungswert
Ji=156N/mm mit SE(B) Proben bestimmt. Für die beiden Probengeometrien C(T) und SE(B) sind
kaum Unterschiede in den experimentellen Risswiderstandskurven festzustellen. Bis zu einer Risslänge
von ∆a=0.7mm zeigt der numerische Risswiderstandsverlauf ebenfalls keine Abhängigkeit von der
Geometrie der beiden Bruchmechanikproben. Mit zunehmendem Risswachstum wird mit C(T) Proben
ein etwas höherer Risswiderstand berechnet. Analog zu C(T) Proben wird auch bei SE(B) Proben eine
Abnahme des Risswiderstands für die HLSV in Vergleich zum homogenen GW beobachtet. Diese
Abnahme nimmt mit fortschreitendem Riss zu. So ist der Risswiderstand für die HLSV bei ∆a=1.0mm
um ca. 300N/mm kleinerer als für den GW.
Kraft F [kN]
102
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
10x10 Exp.
10x10 3D GTN D
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0
Durchbiegung U v [mm]
J-Integral [N/mm]
800
600
400
200
0
10x10 Exp.
10x10 3D GTN D
0.0 0.4 0.8 1.2 1.6
Risswachstum ∆a [mm]
Bild 5.49: Kraft-Durchbiegungs- und Risswiderstandskurve für die SE(B) Proben, S355, HLSV
5.2.2 Großzugversuche
Die Übertragbarkeit der Parameter zur Abschätzung der Rissinitiierung wird zusätzlich mit Hilfe von
Versuchen an Großzugproben (DE(T)-Double Edge Cracked Tension) demonstriert. Zur Durchführung