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6. Analyse des Bruchverhaltens in der Tieflage und im Übergangsbereich
auf die Wahrscheinlichkeit für die Spaltbruchauslösung untersuchen zu können, ist es erforderlich das
GTN-Schädigungsmodell mit dem Beremin-Modell zu koppeln.
Bei der Anwendung des Beremin-Modells wird ein feines FE Netz in der Rissspitzenumgebung mit der
Elementgröße von 0.005mm erstellt, damit die Weibullspannungen mit ausreichender Genauigkeit
berechnet werden können. Dahingegen stellt die Elementgröße im GTN-Modell einen
werkstoffabhängigen Parameter dar, der unabhängig von der Probengeometrie immer einen konstanten
Wert aufweisen soll. Wie im Kapitel 4 gezeigt, variiert die Elementgröße für die untersuchten Stähle
und deren Schweißverbindungen zwischen 0.2 und 0.6mm. Somit stellt sich die Frage, wie groß die
Abweichungen bei der Berechnung von Weibullspannungen sind, wenn statt eines feines FE Netzes
eine gröberes Netz, das dem GTN-Modell zugrunde liegt, verwendet wird.
Das Bild 6.52 zeigt den Einfluss der Netzfeinheit auf die Versagenswahrscheinlichkeit bei T=-40°C für
die HLSV des Stahls EH36-15I. Es werden 2 FE Netze für die Bestimmung der Pf-Werte miteinander
verglichen. Dabei werden für die Anwendung des Beremin-Modells zunächst die bereits vorliegenden
Βereminparameter σu2=4407MPa und m=12.14 eingesetzt. Das gröbere Netz („Netz2“) weist die
Elementgröße von 0.2mm im Rissbereich auf, die dem GTN-Parameter für die HLSV des Stahls EH36-
15I entspricht. Die Elementgröße beim feineren Netz („Netz1“), das für die Spaltbruchmodellierung
verwendet wird, ist um Faktor 40 kleiner und beträgt 0.005mm. Bis zu einer Bruchzähigkeit von
KJc=120MPam 1/2 unterscheiden sich die Pf-Werte kaum voneinander, wobei etwas höhere
Ausfallwahrscheinlichkeit mit dem feineren Netz ermittelt wird. Im Bereich zwischen KJc=120MPam 1/2
bis 200MPam 1/2 ergeben sich mit dem feineren Netz um ca. 5% höhere Pf-Werte. Der Unterschied in
Pf-Werten zwischen feinem und grobem Netz nimmt für KJc>200MPam 1/2 kontinuierlich zu.
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Versagenswahrscheinlichkeit P f [-]
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
SE(B),a/W=0.5,-40°C
su2=4407MPa,Netz1,3D
su2,Netz2,3D
su3=4178MPa,Netz2,3D
su3,Netz2,2D
su4=4070MPa,Netz2,2D
0 40 80 120 160 200 240 280
Bruchzähigkeit K Jc [MPam 1/2 ]
Bild 6.52: Einfluss der Netzfeinheit auf die Pf-Werte und der Unterschied zwischen dem 2D und 3D
Modell, HLSV, EH36-15I, T=-40°C
Während die Ausfallwahrscheinlichkeit für KJc=250MPam 1/2 mit der Verwendung des feinen Netzes
bei ca. 100% liegt, wird ein um sogar 33% niedriger Pf-Wert mit gröberem Netz berechnet. Der Grund