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5. Modellierung des stabilen Risswachstums
Für die C(T) Probe findet die Rissinitiierung und somit das Rissauswandern direkt im GW statt,
aufgrund der dort vorliegenden viel höheren Mehrachsigkeit mit hmax=2.73 als vor der
Anfangsrissspitze im SG mit hmax=1.15. Anders als erwartet, ähnelt der lokale Spannungs- und
Dehnungszustand, der das Risssauwandern in SE(B) Proben steuert, viel mehr dem entsprechenden
Zustand in DE(T) als in C(T) Proben, s. Bild 5.63 und Bild 5.64. Der erste Riss initiiert im SG und
breitet sich bis auf ca. 0.25mm Länge sowohl für SE(B) als auch DE(T) Probe aus. Danach weicht der
Riss in den GW aus, wobei zwei benachbarte Elemente gleichzeitig geschädigt werden. Basierend auf
den vorherigen Untersuchungen, können die Bedingungen, unter denen das Rissauswandern auftritt,
mit der Bestimmung der Spannungsmehrachsigkeit h und der plastischen Vergleichsdehnung εv pl
entlang des Ligaments im SG und an der Schmelzlinie im GW quantifiziert werden, s. Bild 5.63 und
Bild 5.64. Im Gegensatz zu den Ergebnissen für die C(T) Probe sind viel höhere plastische Dehnungen
von 70% für die SE(B) und von 90% für die DE(T) Probe erforderlich, um das Rissauswandern
hervorzurufen. Neben den maximalen h Werten, die den weiteren Rissfortschritt im GW steuern, weist
der Verlauf der Spannungsmehrachsigkeit zusätzlich ein lokales Maximum von h=0.8 für SE(B) und
h=0.9 für DE(T) Probe an der Stelle des Rissauswanderns auf. Unter Berücksichtigung dieser und der
Ergebnisse aus der 2D Analyse (s. Bild 5.58und Bild 5.59) kann gefolgert werden, dass sowohl eine
Mindestmehrachsigkeit von h=0.8 als auch eine Mindestdehnung von εv pl =0.7 erforderlich sind, dass
der Riss nach einem bestimmten Fortschritt im SG Richtung GW auswandern kann.
a 0
C(T) 5
20
GW
a 0
SE(B)
a 0
10
5
DE(T)
a 0
150
GW GW
SG
SG SG
a 0 a0
Bild 5.62: Einfluss der Probengeometrie auf das Rissauswandern
Spannungsmehrachsigkeit h
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
Pfad 1-SG
Pfad 2-GW
Pfad 2-SG
SL-GW
SG
SL-SG
yy
Pfad 2 Schmelzlinie
Pfad 1
Anfangsriss
C(T), y=0.25 mm
∆a=0.2mm
(a)
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0
Abstand vom Anfangsriss [mm]
Spannungsmehrachsigkeit h
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
Pfad 1-SG
Pfad 2-GW
Pfad 2-SG
SL-GW
SG
SL-SG
∆a=0.6mm
SE(B), y=0.25 mm
15
(b)
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0
Abstand vom Anfangsriss [mm]
[mm]
Spannungsmehrachsigkeit h
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
Probe
Größe des FE Modells
Anzahl der
Elemente
Anzahl der
Schichten
C(T) 7152 8
SE(B) 5968 8
DE(T) 6165 5
SG
DE(T), y=0.25 mm
∆a=0.6mm
SL-GW
SL-SG
Pfad 1-SG
Pfad 2-GW
Pfad 2-SG
(c)
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0
Abstand vom Anfangsriss [mm]
115