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5. Modellierung des stabilen Risswachstums
Schweißnahtmitte, so weicht der Riss von dem Ursprungspfad nicht ab. Der Mindestabstand zwischen
dem Anfangsriss und der Schmelzlinie, der für das Auftreten des Rissauswanderns erforderlich ist,
beträgt ca. 0.9mm.
Neben der Lage des Anfangsrisses in Bezug auf die Schmelzlinie wirkt sich der unterschiedliche
Spannungszustand entlang der Probendicke auch auf den Rissfortschritt und das Rissauswandern aus, s.
Bild 5.57. Während sich der Anfangsriss in der Probenmitte nach ca. 0.5mm Länge mit dem zweiten
Riss an der Schmelzlinie im GW vereint, behält er an der Probenoberfläche seine Richtung bei, ohne
dass es auch nach 1mm Risswachstum zum Rissauswandern oder Auftreten des zweiten Risses im GW
kommt. Dies liegt daran, dass die höhere Spannungsmehrachsigkeit in der Probenmitte zu einer
stärkeren Schädigungsentwicklung an der Schmelzlinie und somit zur früheren Initiierung des zweiten
Risses führt. Mit zunehmenden plastischen Verformungen werden die beiden Risse miteinander
verbunden, womit der Prozess des Rissauswanderns beendet wird und die Rissausbreitung weiter im
GW stattfindet. Das in der Probenmitte ausgeprägte Rissauswandern wird ebenfalls in
Bruchmechanikversuchen beobachtet.
GW
Riss1
SG
(a) (b) (c)
Schmelzlinie
GW
Riss2
Riss1
SG
GW
(d)
Dicke Dicke
SG
GW
Schmelzlinie
SG
Riss2
Bild 5.57: Das 3D FE Modell der 0.4C(T) Probe (a), mit dem Rissfortschritt an der Oberfläche (b) in
der Probenmitte (c) und entlang der Dicke (d)
5.3.1 Einfluss der Risslage auf das Rissauswandern
Um die Mechanismen des Rissauswanderns besser verstehen zu können, wird der Spannungs- und
Dehnungszustand anhand der 2D FE Modelle der 0.4C(T) Proben mit zwei unterschiedlichen Lagen
des Anfangsrisses untersucht und bewertet. Im ersten Modell liegt der Anfangsriss y=1.6mm und im
zweiten y=0.5mm von der Schmelzlinie entfernt. Die Spannungs- und Dehnungszustände werden mit
der Spannungsmehrachsigkeit h und der plastischen Vergleichsdehnung εv pl quantifiziert. Die
Ergebnisse für beide Modelle werden bei einer Risslänge von ∆a=2mm entlang des Ligaments in SG
(„Pfad 1“) und neben der Schmelzlinie („Pfad 2“) im GW („Pfad 2-GW“) und im SG („Pfad 2-SG“)
ausgewertet und miteinander verglichen.
Im Fall des geraden Rissverlaufs für y=1.6mm, liegt zum Zeitpunkt des Rissauswanderns der maximale
h Wert an der Schmelzlinie im GW 3mm von dem Anfangs- und 1mm von dem aktuellen Riss entfernt
vor, s. Bild 5.58 (a) und Bild 5.59 (a). Dieser Wert ist fast 50% höher als der maximale h Wert im SG
(Pfad 1), der direkt hinter der aktuellen Rissspitze erreicht wird. Dahingegen ist das maximale Niveau
der plastischen Vergleichsdehnung im SG (Pfad 1) ca. 30% höher als im GW. Dieses Niveau wird
innerhalb des Bereichs, der sich über 1mm ausgehend von der Anfangsrissspitze erstreckt,
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