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5. Modellierung des stabilen Risswachstums
Bruchmechanikproben mit der HLSV werden zunächst die gleichen Parameter wie bei den gekerbten
Rundzugproben eingesetzt. Dies bedeutet, dass die Abnahme der Wabengröße von dem GW zum SG
für den Stahl S355 über die Wahl der Elementgröße ly von 0.6mm für GW und 0.25mm für SG und
nicht durch die Einbeziehung des Parameters fn erfasst wird. Durch den Vergleich zwischen den
numerischen und experimentellen Ergebnissen soll anschließend überprüft werden, ob das
Bruchverhalten von Bruchmechanikproben mit der HLSV auch ohne den Parameter fn beschrieben
werden kann.
80
50 µm 50 µm
Bild 5.21: Bruchflächen der 0.4C(T) Proben für S355-12I, GW (links) und SG (rechts)
Die nachträgliche Anätzung der gebrochenen Probenteile zeigt, dass sich der Ermüdungsanriss nur bei
einer Probe wie ursprünglich geplant in der Schweißgutmitte befindet. Bei allen anderen 5 Proben ist
der Anriss zwischen 0.4 und 0.6mm von der Schmelzlinie entfernt. Bild 5.22 zeigt die beiden restlichen
Teile einer 0.4C(T) Probe mit genauer Lage des Anrisses bezüglich der Schmelzlinie.
1.0
GW
WEZ
Schmelzlinie
SG 2.8
Bild 5.22: Die gebrochenen Reststücke der 0.4C(T) Probe mit HLSV
0.6 0.4
Die numerischen Berechnungen werden an den 3D-Modellen der 0.4C(T) Proben für 4
unterschiedliche Konfigurationen mit dem kommerziellen FE-Programm ABAQUS durchgeführt. Das
FE-Modell der 0.4C(T) Probe aus dem homogenen GW wird unter Ausnutzung der
Symmetriebedingungen in der Längs- und Dickenrichtung erzeugt und stellt somit nur ein Viertel der
gesamten Probe dar. Die 4 unterschiedlichen Modelle der 0.4C(T) Probe mit der HLSV sind im Bild
5.23 zu sehen. Um die numerischen und experimentellen Daten vergleichen zu können, werden 2 FE-
Modelle A und C mit der asymmetrischen Lage des Ermüdungsanrisses bezüglich der
Schweißnahtgeometrie generiert. Mit der vereinfachten numerischen Darstellung der Schweißnaht kann
nur ein konstanter Abstand des Anrisses von der Schmelzlinie gewählt werden. Dieser Abstand beträgt
0.5mm (y=0.5mm) und entspricht ungefähr dem mittleren Wert der nachträglich gemessenen Abstände
des Anrisses von der Schmelzlinie bei den Versuchsproben. Anstelle eines Viertels wird die Hälfte der
gesamten Probe mit den beiden FE-Modellen A und C dargestellt, da aufgrund der asymmetrischen
Risslage nur die Symmetrie in der Dickenrichtung berücksichtigt werden kann. Der einzige