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5. Modellierung des stabilen Risswachstums
aufgestellt, aus denen der Parameter fc für die 3 Mehrachsigkeiten h=1.0, 2.0 und 3.0 entnommen
werden kann. Da die Bestimmung des Parameters fc für die unterschiedliche Mehrachsigkeiten auch
von der für die Einheitszelle verwendeten Elementgröße abhängt, sind die resultierenden Werte eher
qualitativ zu betrachten und nicht als auf der Mikrostruktur basierende Materialparameter.
Nach der Ermittlung der restlichen Parameter mit Hilfe der Versuche an den gekerbten Rundzugproben
wird schließlich das Schädigungsmodell zur Simulation des Risswiderstandes der
Bruchmechanikproben eingesetzt. Sowohl für den GW als auch die HLSV des Stahls S355 können die
experimentellen Ergebnisse mit dem Schädigungsmodell ohne große Abweichungen wiedergegeben
werden. Bezüglich der Bestimmung der Rissinitiierung kann neben den gewählten
Schädigungsparametern auch der Grad der Vereinfachung des FE Modells durch Ausnutzung der
vorhandenen Symmetrien eine Rolle spielen und ist aus diesen Gründen zu beachten. Während eine
gute Übereinstimmung zwischen den numerischen und experimentellen Risswiderstandkurven für die
GW der Stähle EH36-15, EH36-20 und RQT701-15 erzielt werden kann, unterschätzt die numerische
Prognose deutlich den experimentellen Risswiderstand für den GW des Stahls RQT701-20.Ein
möglicher Grund ist, dass die mechanischen Eigenschaften für diesen Werkstoff starke Streuungen
auch wegen der vorhandenen Seigerungen aufweisen. Bei vielen Bruchmechanikproben mit der HLSV
der Stähle EH36-15, EH36-20 und RQT701-20 tritt kurz nach der duktilen Rissinitiierung
Spaltbruchversagen auf, so dass die Bestimmung der Risswiderstandskurve nicht möglich ist. Das
spröde und Übergangsverhalten dieser Werkstoffe wird weiter in Kap. 6 experimentell und numerisch
untersucht. Aufgrund des ausgeprägten Einflusses des Spannungszustandes auf das duktile
Bruchverhalten besonders bei hohem Anteil an sekundären Hohlräumen, sollte grundsätzlich das 3D
anstelle des 2D FE Modells mit ebenem Dehnungszustand für die Analysen mit dem
Schädigungsmodell verwendet werden.
Die Übertragbarkeit der ermittelten Parameter wird für den Stahl S355 mittels der Versuche an den
SE(B) Proben und für die restlichen Stähle anhand der Zugversuche an den bauteilähnlichen DE(T)
Proben getestet. Die numerische Abschätzung der experimentellen R-Kurvenverläufe für die SE(B)
Probe aus dem homogenem GW und mit der HLSV des Stahls S355 kann am besten mit dem 3D FE
Modell unter Ausnutzung der Symmetrie in Dickenrichtung erzielt werden. Wird zusätzlich die
Symmetrie in der Längsrichtung ausgenutzt, so überschätzt die Numerik den experimentellen
Risswiderstand erheblich. Wie bereits in [HOL93] für die Kleinprobengeometrie demonstriert wird,
beeinflusst eine proportionale Veränderung der Geometrie bei den SE(B)-Proben mit W=2B kaum den
Risswiderstand, was mit den Proben aus GW für den S355 bestätigt werden kann. Die Bestimmung der
physikalischen Initiierungswerte für die DE(T) Proben mit der Potentialmethode weist große
Unsicherheiten auf, die durch die auftretenden Schweißnahtfehler noch verstärkt werden. Die
experimentell ermittelten Rissinitiierungswerte für die DE(T) Proben liegen grundsätzlich höher als die
Ji-Werte aus den Bruchmechanikversuchen, wenn die Schweißnahtfehler keine eindeutige Auswertung
des Potentialschriebs zulassen. Ob diese Tatsache eher auf die niedrigere Mehrachsigkeit in der DE(T)
oder auf die Ungenauigkeit der Potentialmethode zurückzuführen ist, kann nicht eindeutig geklärt
werden. Mit dem Schädigungsmodell werden ebenfalls höhere Ji-Werte als bei Bruchmechanikproben
bestimmt, wobei die numerische Initiierung für die HLSV der Stähle EH36-15I und EH36-20I bei einer
kleineren Rissspitzenbelastung in Vergleich zu Experimenten auftritt.
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