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6. Analyse des Bruchverhaltens in der Tieflage und im Übergangsbereich
Größen gegeneinander wird ein linearer Zusammenhang zwischen dem Logarithmus der plastischen
Vergleichsdehnung und der Mehrachsigkeit festgestellt. Dieser Zusammenhang kann durch eine
Grenzgerade erfasst werden, die auch als Versagensgrenzkurve bezeichnet wird. Mit der Annäherung
an diese Grenzkurve steigt die Wahrscheinlichkeit für die Spaltbruchauslösung an. Bei einer
hinreichend kleinen Entfernung von der Kurve oder deren Erreichen tritt schließlich das Versagen auf.
Mit zunehmender Belastung wandert der mechanische Zustand, das durch Mehrachsigkeit und
plastische Vergleichsdehnung gegeben ist, entlang dieser Kurve, die unabhängig von der Temperatur
und der Geometrie nicht überschritten werden kann.
Der Gleichungstyp lnεv pl =ah+b (a und b Parameter) der hier definierten Grenzkurven für die
Entstehung der Mikrorisse entspricht dem Gleichungstyp der Grenzkurven für die duktile
Rissinitiierung, der sog. Schädigungskurven [HOL93], [SCH97], [ARN97]. Diese Kurven wurden
bereits in [HAN76] als „Failure-Locus Curves“ vorgestellt. Der Unterschied zwischen den
Grenzkurven für Spaltbruch und duktilen Bruch besteht darin, dass die Schädigungskurven durch die
Auswertung des mechanischen Zustandes bei der duktilen Rissinitiierung in einer festgelegten
Entfernung von der Rissspitze bestimmt werden. Diese Entfernung ist gleich der „mikrostrukturellen
Länge“ lc, s. Kap. 2. Außerdem erfolgt die Ermittlung der Schädigungskurve nur bei einer Temperatur.
Das erste Bruchkriterium für die Entstehung von Mikrorissen ist erfüllt, wenn sich der mechanische
Zustand in einem definierten Abstand von der Grenzkurve befindet. Damit die Instabilität der
Mikrosrisse und die anschließende Spaltbruchauslösung stattfinden kann, muss auch das zweite
Bruchkriterium erfüllt werden, das ein hinreichend hohes Niveau der maximalen Hauptspannung
erfordert.
Dieses zweiparametrige Bruchkriterium wird zunächst anhand der Ergebnisse der bruchmechanischen
Prüfungen an SE(B)13x26 Proben mit der HLSV des Stahls EH36-15I überprüft. Um den Einfluss der
Prüftemperatur auf die Bestimmung der Grenzkurve zu untersuchen, werden die lokalen Feldgrößen
bei 5 unterschiedlichen Temperaturen (-100°C, -60°C, -40°C, -20°C und 0°C) für SE(B) Proben mit
tiefem Riss (a/W=0.5) ausgewertet. Für die Analyse des Einflusses der Mehrachsigkeit werden
zusätzlich die Ergebnisse herangezogen, die sich für die SE(B) Proben mit kurzem Riss (a/W=0.2) und
einer Temperatur von -100°C ergeben. Die Ergebnisse der Auswertung der lokalen mechanischen
Feldgrößen unter Anwendung des zweiparametrigem Bruchkriteriums sind in Bild 6.30 dargestellt.
Da die maximalen Hauptnormalspannungen σI f bei jeweiliger Prüftemperatur stark streuen, werden zur
Festlegung der Temperaturabhängigkeit und des erforderlichen Mindestniveaus für die
Mikrorissinstabilität die Mittelwerte der Spannungen betrachtet. Mit der Zunahme der Temperatur von
-100°C auf -60°C fällt der mittlere σI f Wert für die Proben mit tiefem Riss um ca. 400MPa ab. Im
Bereich zwischen -60°C und -20°C wird ein fast konstantes Spannungsniveau von ca. 2340MPa
festgestellt. Bei der Temperatur von 0°C sinken die Mittelwerte der maximalen
Hauptnormalspannungen auf ein Wert von 2080MPa ab. Aufgrund der Streuung der Messwerte und
unzureichender Anzahl der geprüften Proben bei jeweiliger Temperatur kann aber keine quantitative
Abhängigkeit der maximalen Hauptnormalspannungen von der Temperatur abgeleitet werden. Der σI f
Wert, der sich für die SE(B) Proben mit kurzem Riss bei -100°C ergibt, ist um ca. 280MPa niedriger
als entsprechender Wert für die Proben mit tiefem Riss, wobei das Streuband mit einem
Spannungsunterschied von 615MPa für Kurzrissproben um 350MPa höher als für Proben mit tiefem
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