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7. Sicherheitsbewertung von hybridlasergeschweißten Bauteilen Rissinitiierung und des Risswiderstands für beliebige Bauteil- und Risskonfigurationen zu liefern. Das GTN-Modell kann somit als ein effektives Werkzeug bei der wirtschaftlichen und sicheren Bemessung und Bewertung von hybridlasergeschweißten Bauteilen eingesetzt werden. Weiterhin kann die schädigungsmechanische Modellierung einen wesentlichen Beitrag zur Senkung des experimentellen Aufwands bei der Entwicklung von dehnungsbasierten Bemessungskriterien leisten. 202
8 Zusammenfassung und Ausblick 8.1 Zusammenfassung 8. Zusammenfassung und Ausblick Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist das Bruchverhalten von Hybridlaserschweißverbindungen für drei Baustähle (S355, EH36 und RQT701) mit Festigkeitsklassen zwischen 350 und 860MPa unter Anwendung von experimentellen und numerischen Methoden zu charakterisieren. Dabei wird neben dem duktilen auch das spröde Versagen analysiert. Im ersten Teil der Arbeit wird die experimentelle Datenbasis ermittelt, die neben der Beurteilung von mechanischen und metallographischen Eigenschaften auch der Durchführung von numerischen Untersuchungen dienen soll. Bis auf den Stahl RQT701-20F weisen alle untersuchten Schweißverbindungen Overmatching mit dem Mismatchfaktor MF zwischen 1.06 und 1.68 auf. Mit den Härteprofilen und den anschließenden lichtmikroskopischen Untersuchungen kann das heterogene Gefüge nicht nur in der WEZ sondern auch im Schweißgut zwischen der Deck- und der Wurzellage dargestellt werden. Die Decklage entspricht dem MAG-dominierten und die Wurzellage dem laserdominierten Bereich. Demzufolge hängt das Bruchverhalten von den Schweißverbindungen von der Lage der Fehlstelle im Schweißgut ab. Falls sich die Fehlstelle in der Wurzellage befindet, wird eine höhere Wahrscheinlichkeit zum Sprödbruchversagen aufgrund der vorliegenden bainitischen und martensitischen Gefügebestandteile als bei einer Fehlstelle in der Decklage mit dem Anteil an acicularem Ferrit erwartet. Auf der anderen Seite wird im Hinblick auf die Hochlagenzähigkeit davon ausgegangen, dass die duktile Rissinitiierung durch die Entstehung von Sekundärhohlräumen im acicularen Ferrit begünstigt wird. Basierend auf den metallographischen Befunden werden Empfehlungen bezüglich der Parameterwahl (Anfangsporosität f0, Anteil an sekundären Hohlräumen fn und Elementgröße ly) für das GTN-Schädigungsmodell abgeleitet. Bei den anschließenden Untersuchungen des Bruchverhaltens wird die Anfangskerbe immer in der Schweißnahtmitte und über die Probendicke eingebracht, so dass der Einfluss der einzelnen Gefügeanteile des Schweißguts zu berücksichtigen ist. Die Ergebnisse aus den Kerbschlagbiegeversuchen zeigen, dass der Anfangsriss im Hochlagenbereich mit Ausnahme des Stahls RQT701 bei allen Proben aufgrund des Overmatchings in den weicheren Grundwerkstoff auswandert. Demnach können als Zähigkeitskennwerte nur Mischwerte aus den Eigenschaften der einzelnen Zonen der Schweißverbindung bestimmt werden. Im zweiten Teil der Arbeit wird die Modellierung des stabilen Risswachstums mit Hilfe des GTN- Modells durchgeführt. Zu diesem Zweck ist die Bestimmung der GTN-Parameter erforderlich. Die Anfangsporosität f0, die dem Anteil an nicht-metallischen Einschlüssen entspricht, wird anhand der lichtmikroskopischen Gefügeaufnahmen bestimmt. Mit der Anwendung der speziellen Ätzverfahren, mit denen kleinere Partikel (z.B. Karbide) sichtbar gemacht werden können, wird die Abschätzung des Anteils an sekundären Hohlräumen fn ermöglicht. Ein weiterer Schädigungsparameter, die kritische Porosität fc, wird aus den Berechnungen an den Einheitszellmodellen ermittelt. Für die Stähle und Schweißverbindungen, bei denen die Entstehung und das Wachstums von sekundären Hohlräumen zu berücksichtigen ist, wird der Parameter fc in Abhängigkeit von der Spannungsmehrachsigkeit h angegeben. Im Fall, dass die Primärhohlräume für die Schädigungsentwicklung maßgebend sind, kann der Parameter fc als Werkstoffkennwert betrachtet werden. Die Bestimmung des Parameters κ und die Kalibrierung der Elementgröße ly erfolgt anschließend anhand der Versuche an den gekerbten 203
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Experimentelle und numerische Analy
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Ganz besonders möchte ich meinem E
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Kurzfassung / Abstract Vorteile num
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Inhalt IV 5.2 Überprüfen von Para
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Nomenklatur J N/mm J-Integral, Riss
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Nomenklatur pl ε& s -1 Rate der pl
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1 Einleitung 1. Einleitung Das Hybr
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2 Stand der Technik 2. Stand der Te
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Einbrandkerbe Erstarrungsriss ungen
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2. Stand der Technik In den meisten
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⎧ ∂ui ⎫ J = ∫ ⎨Wdy −Ti
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2. Stand der Technik Dabei ist m=4
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2. Stand der Technik mit dem Beschl
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Kontinuum Riss ursprüngliche Risss
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2.3.2 Modellierung im Spaltbruch- u
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2. Stand der Technik Wichtungsparam
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2. Stand der Technik Schädigung in
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2. Stand der Technik Detailgeometri
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3. Aufgabenstellung • Die erste T
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4 Experimentelle Datenbasis 4. Expe
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4. Experimentelle Datenbasis PCM al
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4. Experimentelle Datenbasis Der Gr
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4. Experimentelle Datenbasis Bild 4
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wahre Spannung [MPa] 1600 1400 1200
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Relativer Anteil [%] Relative Antei
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Relativer Anteil [%] Relativer Ante
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4. Experimentelle Datenbasis Bis au
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Werkstoff EH36-15F EH36-20F RQT701-
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Kerbschlagarbeit A v [J] 160 140 12
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5 Modellierung des stabilen Risswac
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Axiale Dehnung E 3 0.30 0.25 0.20 0
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Kraft F [kN] 30 25 20 15 10 5 0 Exp
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Kraft F [kN] 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
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pl plastische Vergleichsdehnung εv
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K Jmat [MPa*m 0.5 ] 300 250 200 150
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K Jmat [MPa*m 0.5 ] 300 250 200 150
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θθ/σ0 bei rσσ0/J=2 σ θθ 4.0
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K Jmat [MPa*m 0.5 ] 300 250 200 150
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h [-] 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 6. An
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Seite 221 und 222: 9. Literaturverzeichnis [BOU05] Bou
Seite 223 und 224: 9. Literaturverzeichnis [HEU86] Heu
Seite 225 und 226: 9. Literaturverzeichnis [NEE90] Nee
Seite 227 und 228: 9. Literaturverzeichnis [SEE07] See
Seite 229: Persönliche Angaben Name: Aida Non
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