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5. Modellierung des stabilen Risswachstums
Den Überblick über die untersuchten Großzugproben zeigt Tabelle 5.10. Aufgrund des größeren
Wärmeeintrags und der somit längeren Abkühlzeit in der Deck- als in der Wurzellage der Schweißnaht
weisen alle Großzugproben einen Verzugswinkel zwischen 0.92° und 1.95° auf. Beim Aufbringen des
Ermüdungsrisses bewirken die höheren Eigenspannungen in der Decklage einen schnelleren
Rissfortschritt im Vergleich zur Wurzellage. So findet in der Wurzellage bei der Mehrzahl der Proben
sogar kein Rissfortschritt bei der Ermüdungsbelastung statt. Die beiden Anfangsrisslänge a1 und a2
nach Bild 5.50 stellen die Mittelwerte dar, die aus den Gesamtrisslängen in der Deck- (a1v und a2v) und
der Wurzellage (a1r und a2r) nach dem Anschwingen der Proben gebildet werden.
104
Stahl
EH36-15I
EH36-15F
EH36-20I
RQT701-20I
Verzugswinkel
[°]
Großzugproben DE(T)
Fehlstellen
Temperatur
[°C]
a 1v
[mm]
oben
a 1r
[mm]
unten
a2v a2r [mm] [mm]
1.83° Poren 20° 37 24 36.5 20.5
1.95° Poren 20° 31 20 35 20
1.60° große Fehlstellen -50° 35 20 35 20
1.83° keine -40° 31 20 35 20
1.34° Bindefehler 20° 36 20 35 22
1.60° Bindefehler 20° 35.5 20 29.5 20
1.38° keine -40° 29 20 35.5 20
1.26° keine -40° 35 20 35.5 20
1.03° Poren 20° 35 22 39 20
0.92° Bindefehler 20° 32 20 35 20
1.72° keine -50° 30.5 20 36 20
1.38° keine -40° 36 20 34 20
1.72° Bindefehler 20° 29 20 36 20
1.83° keine 20° 36 20 32 20
1.83° keine -60° 34.5 20 32.5 20
1.95° keine -50° 35 20 34 20
Tabelle 5.10: Überblick der untersuchten Großzugproben
Die zusammengefassten Ergebnisse der Versuche an den Großzugproben sind in Tabelle 5.11
aufgelistet. Die Tabelle enthält die Spannungen und Dehnungen beim Nettoquerschnittsfließen (σgy und
εgy), bei der duktilen Rissinitiierung (σi und εi), beim spröden Versagen (σc und εc) und beim Erreichen
der maximalen Last (σmax und εmax). Neben den Spannungen und Dehnungen werden auch die
bruchmechanischen Kennwerte zum Zeitpunkt der duktilen Initiierung (CTODi und Ji) und des
Sprödbruchs (CTODc und Jc) ausgewertet. Bei allen Großzugproben, die bei Raumtemperatur geprüft
werden, kann mit der Potentialmethode die duktile Rissinitiierung festgestellt werden. Dahingegen
zeigen Proben bei den tiefen Temperaturen ausschließlich sprödes Bruchversagen. Die experimentellen
Ji und Jc Werte werden mit Hilfe des numerischen DE(T) Modells ermittelt, indem die J-Integralswerte
im numerischen Modell bei den experimentellen Versagenslasten ausgegeben werden.
Das Auswandern (RA) des Risses aus dem Schweißgut in den Grundwerkstoff wird bei manchen bei
Raumtemperatur geprüften Proben nach unterschiedlicher Länge (∆aRA) des Risses im Schweißgut
beobachtet. Diese Länge des Risses vor dem Auftreten des Rissauswanderns hängt wesentlich von dem
untersuchten Werkstoff und der Probendicke ab. Bei den Großzugproben ist die Tendenz zum RA
stärker ausgeprägt als bei Bruchmechanikproben. Der Grund dafür ist der kleinere out-of-plane
Constraint, der bei den Großzugproben vorliegt. Mit diesem Constraint wird der Einfluss der