Dokument 1.pdf (35.736 KB) - RWTH Aachen University
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6. Analyse des Bruchverhaltens in der Tieflage und im Übergangsbereich<br />
Bild 6.18: FE-Modelle zur Berechnung von seitengekerbten 0.5C(T)-Proben und SE(B)18x36-Proben<br />
mit HLSV<br />
Die gewählte minimale Elementkantenlänge an der Rissspitze beträgt 0.005mm und vergrößert sich<br />
allmählich in Richtung des Ligaments. Die Singularität der Spannungen mit (1/r) 1/(n+1) an der Rissspitze<br />
wird mit Verwendung der „kollabierten“ Elemente erreicht. Diese Elemente sind Hexaederelemente,<br />
deren Knoten übereinander geschoben werden und dementsprechend eine Tortenstückform besitzen.<br />
Unter Ausnutzung der Symmetriebedingungen in der Dicken- und in der Beanspruchungsrichtung wird<br />
nur ein Viertel der gesamten Probe modelliert. Die Lasteinleitung wird durch Verschiebung, die direkt<br />
auf äußere Seitenknoten des Modells aufgebracht wird, vereinfacht ohne den Kontakt zwischen Bolzen<br />
und Probe zu simulieren.<br />
Für die Berechnung des J-Integrals wird ein erweitertes Rissspitzenknotenset gewählt, um die<br />
Sättigung der Werte und somit die Berücksichtigung der globalen Beanspruchung zu gewährleisten. Da<br />
die zweite Kontur bereits die äußeren Ränder der Struktur berührt, wird immer die erste Kontur für die<br />
Auswertung benutzt. Aus den gewählten 10 Elementlagen ergeben sich insgesamt 11 Rissebenen, für<br />
die jeweils einzelne J-Integralwerte entlang der ersten Kontur berechnet werden. Um die numerischen<br />
Ergebnisse mit den experimentellen vergleichen zu können, wird immer ein gemittelter J-Wert aus den<br />
lokalen J-Werten entsprechend der folgenden Gleichung berechnet:<br />
Hier sind:<br />
FEM<br />
J 3 D -gemittelte J-Integralwert<br />
z - Ortskoordinate in Dickenrichtung<br />
N - Anzahl der „lokalen“ J-Werte (in diesem Fall 11)<br />
138<br />
( z − z )( J + J )<br />
1 N −1<br />
FEM<br />
i+<br />
1 i i i+<br />
1<br />
J 3D<br />
= ∑<br />
(6.3)<br />
z − z i=<br />
1 2<br />
N<br />
Die bruchmechanische Prüfung bei unterschiedlichen Temperaturen wird in der FE-Analyse nur durch<br />
die entsprechende Veränderung der Fließkurve bei den Eingangsdaten berücksichtigt. Bis auf den Stahl<br />
RQT701-15I werden bei allen anderen Stählen die Fließkurven für den GW und das SG nur bei<br />
Raumtemperatur (RT) bestimmt. Um die Fließkurven für niedrigere Temperaturen zu erhalten, wird<br />
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