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5. Modellierung des stabilen Risswachstums
Neuberechnung der kritischen Porosität für jede Mehrachsigkeit. In den folgenden Untersuchungen
wird geprüft, ob trotz dieser Vereinfachungen das Bruchverhalten genügend genau beschrieben werden
kann.
Bild 5.13 zeigt für die untersuchten Kerbkonfigurationen eine gute Übereinstimmung zwischen den
experimentellen und den numerischen Ergebnissen in Bezug auf das Lastmaximum und den Beginn des
plötzlichen Lastabfalls. Bei den numerischen Analysen werden die gleichen Parameter eingesetzt,
wobei die Elementgröße ly so lange variiert wird, bis die beste Übereinstimmung bezüglich des Beginns
des plötzlichen Lastabfalls für alle Versuche erzielt werden kann. Für den GW des S355 ergibt sich
ly=0.6mm, das in den empfohlenen Grenzen liegt. Dahingegen wird für das SG des S355 ein Wert für ly
von 0.25mm gewählt, der kleiner ist als die untere Grenze von 0.4mm. Der Vergleich zwischen den
numerischen Ergebnissen für die Abschätzung des plötzlichen Lastabfalls mit den zwei
unterschiedlichen Elementgrößen ist im Bild 5.14 dargestellt. Die Verkleinerung der Elementhöhe von
0.4 auf 0.25mm bewirkt eine Verschiebung des Beginns des plötzlichen Lastabfalls um ca. 8% zur
kleineren Durchmesseränderung ∆D.
Mit dem FE-Modell wird der Lastabfall nach dem Erreichen des Maximus leicht überschätzt, was auf
die langsamere Schädigungsentwicklung mit dem GTN-Modell zurückzuführen ist. In der Literatur
wird häufig empfohlen, die Abweichung der numerischen Ergebnisse beim Kraftverlauf nach dem
Maximum durch Einsetzen eines geeigneten Parameters f0 zu minimieren. Da dadurch aber die
Korrelation zur Mikrostruktur verloren geht, wird hier darauf verzichtet und die metallographisch
ermittelte Anfangsporosität für die weiteren Untersuchungen beibehalten. Mit dem FE Modell, das die
Kerbgeometrie B und HLSV enthält, wird der Beginn des plötzlichen Lastabfalls bei einem doppelt so
großem ∆D im Vergleich zum Versuchsergebnis abgeschätzt, s. Bild 5.13. Dies liegt vor allem daran,
dass die Rohlinge für die Herstellung der Proben mit der Kerbgeometrie B in dem Bereich der
geschweißten Platte entnommen wurden, der durch starke Qualitätsschwankungen und das häufige
Auftreten von Bindefehlern gekennzeichnet ist. Zwei von 3 untersuchten Proben mit größeren
Bindefehlern versagten aufgrund der Vorschädigung bei deutlich niedrigerer Kraft und
Durchmesseränderung.
Kraft F [kN]
12
10
8
6
4
2
0
Exp.
GTN
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8
Durchmessseränderung ∆D [mm]
C
F
B
E
S355-12I, GW
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8
Durchmesseränderung ∆D [mm]
Bild 5.13: Kraft F über der Durchmesseränderung ∆D für GW und HLSV, S355-12I
Kraft F [kN]
Exp.
GTN
C
B
G
S355-12I, HLSV
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