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8. Zusammenfassung und Ausblick
Rundzugproben, wobei von einem vereinfachten numerischen Modell ausgegangen wird. Diese
Vereinfachungen beziehen sich auf die Schweißgutform sowie auf die Modellierung der zweiphasigen
Werkstoffkonfiguration bestehend nur aus dem Grundwerkstoff und dem Schweißgut, ohne
Berücksichtigung der WEZ und der Schweißgutheterogenität. Trotz dieser Idealisierungen ist sowohl
eine realitätsnahe Wiedergabe der experimentellen Ergebnisse als auch die Übertragbarkeit für
verschiedene Kerbgeometrien mit dem GTN-Modell möglich.
Das Risswiderstandverhalten der untersuchten Stähle und deren Schweißverbindungen wird mittels
numerischer Schädigungsanalysen und bruchmechanischer Versuche an den Proben aus dem
homogenen GW und mit der HLSV ermittelt. Bis auf den GW des Stahls RQT701-20I, dessen
Werkstoffeigenschaften starken Streuungen unterliegen, liefert das GTN-Modell eine genaue Prognose
der R-Kurven für die Proben aus homogenem GW und mit der HLSV.
Da die Mehrheit der Bruchmechanikproben mit der HLSV der Stähle EH36-15, EH36-20 und
RQT701-20 im Übergangsbereich versagen, wird zusätzlich zum duktilen auch das spröde
Bruchverhalten untersucht. Die wesentliche Frage, ob die identifizierten Parameter auch das
Bruchverhalten von anderen Geometrien beschreiben können, wird anhand der SE(B) und der
Großzugproben geklärt. Im Fall von SE(B) Proben hängt die Genauigkeit der numerischen
Abschätzung von dem verwendeten numerischen 3D Modell ab. Die beste Übereinstimmung mit den
experimentellen Ergebnissen liefert das 3D Modell mit der Ausnutzung der Symmetrie in der
Dickenrichtung. Im Vergleich zu Bruchmechanikproben werden bei den Großzugproben höheren
Initiierungswerte sowohl mit der Potentialmethode als auch mit dem GTN-Modell bestimmt. Aufgrund
der Ungenauigkeit der Potentialmethode ist die mögliche Schlussfolgerung, dass die höhere
Initiierungswerte durch den niedrigeren Constraint bedingt sind, nur mit Vorsicht zu betrachten. Auf
der anderen Seite ist basierend auf den Untersuchungen in [HEY04] und [AND04] an den
laserstrahlgeschweißten Verbindungen davon auszugehen, dass die duktilen Rissinitiierungswerte bei
den HLSV von dem Constraint beeinflusst werden. Der Anstieg der numerischen Initiierungswerte in
Großzugproben ist auf die festgelegte Auswertung zurückzuführen, bei der die Rissinitiierung mit dem
Versagen des ersten Elements vor der Rissspitze korrespondiert. Demnach beinhaltet der numerische
Initiierungswert den Betrag der stabilen Risserweiterung in Höhe der Elementkantenlänge und ist somit
vom Spannungszustand abhängig.
Bis auf die HLSV des Stahls EH36-15I zeigen die beiden experimentell bestimmten Initiierungswerte
der Großzugproben deutliche Abweichungen. Die möglichen Ursachen für diese Abweichungen sind
neben den Unsicherheiten bei der Verwendung der Potentialmethode und der Lage der
Ermüdungsrissspitze im heterogenen Schweißgutgefüge auch in vorhandenen Schweißnahtfehlern zu
finden, die den Spannungszustand vor der Rissspitze zusätzlich verschärfen können. Um dies zu
bestätigen, ist allerdings eine systematische Untersuchung der Abhängigkeit der Rissinitiierungswerte
von dem Spannungszustand an mehreren Großzugproben unter Einbeziehung metallographischer
Nachuntersuchungen und alternativer Methoden zur Bestimmung der Rissinitiierung (z.B.
Mehrprobenmethode oder Messung der „Stretched Zone Width“) erforderlich. Trotz dieser Streuungen
bei den experimentellen Ji-Werten können mit GTN-Modell konservative Abschätzungen der
Risseinleitungswerte für die hybridlasergeschweißten Großzugproben der Stähle EH36-15I, EH36-20I
und RQT701-20I ermittelt werden.
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