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6. Analyse des Bruchverhaltens in der Tieflage und im Übergangsbereich
Aufgrund eines höheren KJc,med Wertes von 64MPam 1/2 bei -100°C liegt die nach Gl. (6.7) numerisch
bestimmte Referenztemperatur T0 von -62°C um 7.7°C über der T0 nach dem Mastercurve Ansatz.
KJmat [MPa*m 0.5 KJmat [MPa*m ]
0.5 ]
350
300
250
200
150
100
50
0
Exp.
Pf=5%
Pf=50%
Pf=95%
Pf=5%
Pf=50%
Pf=95%
Pf=5%
Pf=50%
Pf=95%
MC: T T0=-69.7°C 0=-69.7°C
Beremin:
m=12.14, σ σu1=4141MPa u1=4141MPa
Beremin:
m=12.14, σ u2
-200 -150 -100 -50 0 50
Temperatur T [°C]
Bild 6.40: Vergleich zwischen den Versuchsdaten, der Mastercurve nach ASTM E 1921 und der
numerischen Prognose der Spaltbruchzähigkeiten, SE(B)13x26 Probe, EH36-15I-HLSV, a/W=0.5
Im Vergleich zum Mastercurve-Ansatz liefert das Beremin-Modell mit beiden σu-Werten für T ≤ -40°C
größere Versagensstreubänder. Die numerischen 5%-Wahrscheinlichkeitskurven führen zu einer
konservativen Abschätzung des Spaltbruchversagens über den gesamten Temperaturbereich,
unabhängig von dem gewählten σu-Wert. Bezüglich der 95%-Wahrscheinlichkeit ergeben sich mit dem
Beremin-Modell etwas höhere KJc-Werte für T ≤ -40°C als mit der Mastercurve, wobei die KJc-Werte
für T ≥ 40°C mit steigender Temperatur zunehmend unterschätzt werden. Selbst die Verwendung der
nach Gl. (6.9) extrapolierten σu2 Werte führt abgesehen von Median-Werten zu keiner verbesserten
Beschreibung des Übergangsbereichs. Somit wird deutlich, dass die in Gl. (6.9) angenommene lineare
Abhängigkeit der σu Werte von der Temperatur für T ≥ -40°C unzutreffend ist. Grundsätzlich werden
mit der zweiten numerischen Prognose durch die Anpassung des σu2-Wertes größere Bruchzähigkeiten
vorhergesagt als mit der ersten. Dieser Unterschied nimmt mit steigender Temperatur kontinuierlich zu.
In Bezug auf die 50%-Versagensgrenze stimmen die Median-Werte der Bruchzähigkeiten aus der
zweiten numerischen Prognose gut bis auf die Temperaturen -20°C und 0°C mit den KJcmed Werten aus
der Mastercurve überein. Trotz dieser Übereinstimmung sollten die numerischen σu2 Werte mit
Vorsicht verwendet werden, da bereits kleine Beträge des stabilen Risswachstums im
Übergangsbereich zu einer starken Veränderung des Spannungszustandes vor der Rissspitze führen.
Neben der 15mm dicken HLSV der Stahlsorte EH36 wird die Genauigkeit der Vorhersage des
Spaltbruchverhaltens mit dem Beremin-Modell auch für die 20mm dicke HLSV überprüft. Für die
Bestimmung der Beremin-Parameter werden die Versuchsergebnisse für 13 SE(B)18x36 Proben mit
tiefem Riss (a/W=0.5) bei -80°C herangezogen. Aufgrund des engen Streubandes der vorliegenden
Bruchzähigkeiten von ca. 40 MPam 1/2 bei -80°C kann aus der iterativen Anpassung kein eindeutiger
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