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6. Analyse des Bruchverhaltens in der Tieflage und im Übergangsbereich
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Versagenswahrscheinlichkeit P f [-]
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
Exp.,-120°C
FEM,-120°C,su2=4714MPa
FEM,-120°C,su1=5493MPa
Exp.,-80°C
FEM,-80°C,su1=5493MPa
Exp.,-40°C
FEM,-40°C,su2=6128MPa
FEM,-40°C,su1=5493MPa
0 50 100 150 200 250 300
Bruchzähigkeit K Jc [MPam 1/2 ]
Bild 6.45: Die Vorhersage der Versagenswahrscheinlichkeit für -120°, -80° und -40°C, 0.5C(T) Probe,
RQT701-15I, GW, a/W=0.5, m=9.95
Um die Auswirkung der Veränderung des Spannungszustandes auf die Berechnung von Pf-K Werten
untersuchen zu können, werden neben den C(T) Proben für den GW des Stahls RQT-701 zusätzlich die
SE(B)-Proben mit unterschiedlichen Risslängenverhältnissen (a/W=0.2 und 0.5) betrachtet. Im Bild
6.46 sind die experimentellen Werte den numerischen Ergebnissen gegenübergestellt. Es werden
insgesamt je 3 unterschiedliche σu Werte für beide a/W-Verhältnisse zur Berechnung der numerischen
Pf-K Kurven verwendet. Die erste Weibullspannung σu1=5493MPa entspricht dem ursprünglichen
Bereminparameter für C(T) Proben bei -80°C. Der jeweils zweite σu-Wert (σu2=5321MPa und
5848MPa) wird anhand der Versuchsdaten bei einem a/W-Verhältnis von 0.5 und 0.2 berechnet. Da die
Prüftemperatur bei allen SE(B)-Proben -120°C beträgt, wird im Fall von a/W=0.5 die dritte
Weibullspannung σu3=4714MPa, die für C(T) Proben bei -120°C bestimmt wird, mit dem Ziel
eingesetzt, einen direkten Vergleich zwischen SE(B) und C(T) Proben zu ermöglichen. Um
Unterschiede in den Pf-Werten für a/W=0.5 und 0.2 feststellen zu können, wird für a/W=0.2 die Pf-K-
Kurve mit dem Wert σu3=5321MPa erzeugt, der dem σu2-Wert für a/W=0.5 entspricht.
Im Fall von a/W=0.5 werden aufgrund der abfallenden Mehrachsigkeit mit der Verwendung der SE(B)
Proben höhere Bruchzähigkeiten bei gleicher Versagenswahrscheinlichkeit im Vergleich zu C(T)-
Proben erzielt. Die Weibullspannung σu3=4714MPa, mit der eine gute Beschreibung der Pf-K-Kurve
für C(T) bei -120°C möglich ist, führt zur einer deutlichen Überschätzung der Pf-Werte für SE(B)
Proben. Bei einer Bruchzähigkeit von KJc=98MPam 1/2 wird mit diesem Parameter ein Pf-Wert von ca.
90% vorhergesagt, wobei der tatsächliche Wert bei ca. 50% liegt. Daraus wird deutlich, dass die
constraintbedingte Verschiebung der Pf-K-Kurve zu höheren KJC Werten, die durch die Änderung der
Probenform herbeigeführt wird, nicht mit dem gleichen σu Wert zu erfassen ist. Ansonsten liefern die
höheren Weibullspannungen (σu1=5493MPa und σu2=5321MPa) eine bessere Annäherung an die
Versuchdaten.