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6. Analyse des Bruchverhaltens in der Tieflage und im Übergangsbereich
Feldgrößen für beide Stähle ähnlich sind, werden repräsentativ nur die Ergebnisse für den Stahl
RQT701-15I gezeigt.
Bei dem Stahl RQT701-15I erfolgen die numerischen Berechnungen an den seitengekerbten 0.5C(T)
Proben. In Bild 6.26 bis Bild 6.29 sind die mechanischen Feldgrößen in Abhängigkeit von der
Rissspitzenbelastung für HLSV und GW dargestellt, die über die Spannungsintensität KJ quantifiziert
wird. Die KJC-Werte beim Spaltbruchversagen werden mit den schwarzen Punkten gekennzeichnet.
Bild 6.26 und Bild 6.28 zeigen die Verteilung der Hauptnormalspannungen σI f über dem Ligament bei
Spaltbruchinitiierung.
Mit steigender Rissspitzenbelastung nimmt auch die maximale Hauptspannung an den Stellen der
Spaltbruchauslösung stark zu. Diese Zunahme wird durch größere plastische Verformungen bis zum
Erreichen das Maximus geringer. Anschließend nehmen die Spannungen durch weitere verstärkte
Plastifizierung ab. Der Spaltbruch tritt entweder im Spannungsmaximum, kurz davor oder wie in den
meisten Fällen im abfallenden Spannungsbereich auf. Die Stelle mit dem Spannungsmaximum entfernt
sich mit zunehmender Rissspitzenbelastung von der Anfangsrissspitze in das Ligament. Aus diesen
Gründen liegt bei den Proben mit dem Versagen im sinkenden Spannungsbereich der
Spaltbruchursprung zwischen der Rissspitze und der Stelle mit der maximalen Spannung im Ligament.
Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass ein hohes Niveau der Hauptnormalspannungen zwar
notwendig aber nicht ausreichend ist.
Das Erreichen eines bestimmten Niveaus der Hauptnormalspannung stellt ein notwendiges Kriterium
für die Spaltbruchinitiierung dar [RIT73], [KRA89]. Durch dieses Kriterium wird Instabilität der
vorhandenen Mikrorisse beschrieben, wobei die eigentliche Bildung der Mikrorisse nicht
berücksichtigt wird. Die untere kritische Spannung σI f , unterhalb der kein Spaltbruchversagen auftritt,
beträgt 2350MPa bei GW und 3000MPa bei der HLSV.
f [MPa]
σI
144
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
120-1
120-2,120-3
120-4
80-1
80-2
80-3
80-4
80-5
80-6
40-1
40-2
40-3
Spaltbruch
0 50 100 150 200 250
K J [MPam 1/2 ]
f
σI [MPa]
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
120-1
120-2
120-3
120-4
80-1
80-2
80-3
80-4
80-5
80-6
40-1
40-2
40-3
Spaltbruch
0 100 200 300 400
Abstand von der Rissspitze [µm]
Bild 6.26: Verlauf der σI f -Werte in Abhängigkeit von der Rissspitzenbelastung und entlang des
Ligaments, 0.5C(T), RQT701-15I, GW, a/W=0.5