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5. Modellierung des stabilen Risswachstums
Unterschied zwischen den Modellen A und C besteht in dem Element hinter der Rissspitze. Bei dem
Modell C ist dieses Element im Gegensatz zu dem Modell A bereits vorgeschädigt.
Modell A Modell B
Modell C GW Modell D
GW
GW
GW
Schmelzlinie
y=0.5 mm
3. Schicht SG
2. Schicht
1. Schicht
Richtung der Rissspitze
Rissausbreitung
y=1.6 mm
Rissspitze
SG
Vorgeschädigtes Element
y=0.5 mm
SG
Rissspitze
Bild 5.23: Unterschiedliche Modelle für 0.4C(T) Probe aus S355-12I
y=1.6 mm
SG
Vorgeschädigtes
Element
Rissspitze
Zusätzlich werden 2 weitere FE-Modelle B und D der 0.4C(T) Probe mit dem Ermüdungsanriss in der
Mitte der Schweißnaht (y=1.6mm) erstellt, um die Auswirkungen der veränderten Risslage auf die
Rissinitiierung und das Risswachstum bewerten zu können. Da sich der Riss in der Schweißnahtmitte
befindet, werden bei dem Modell B beide Symmetriebedingungen ausgenutzt. Um klären zu können,
ob die gleiche Art der Modellierung mit vorgeschädigtem Element auch auf die Probe mit dem Riss in
der Schweißnahmitte angewendet werden kann, wird zusätzlich das Modell D betrachtet, das sich vom
Modell C nur in der Lage des Ermüdungsanrisses mit y=1.6mm unterscheidet.
Die Ergebnisse der numerischen Berechnung werden mit den Versuchsdaten in Bezug auf Last-
Verformungs- und Risswiderstandsverhalten für die 0.4C(T) Proben aus dem homogenen GW und mit
der HLSV verglichen.
Sehr gute Übereinstimmung wird zwischen den experimentellen und numerischen Kurven für die
Proben aus dem GW erzielt, s. Bild 5.24. Für die Proben mit der HLSV werden die numerischen
Ergebnisse den Versuchsdaten getrennt je nach dem Abstand der Risslage zur Schmelzlinie
gegenübergestellt. Die Modelle A und C mit y=0.5mm können die Last-Verformungskurve mit großer
Genauigkeit wiedergeben, s. Bild 5.25.
Der experimentelle Risswiderstand wird durch die Mehrprobenmethode bestimmt. Davon weisen 5
Proben, wie bereits gezeigt, einen Abstand der Risslage zur Schmelzlinie von y=0.5mm auf und nur bei
einer Probe befindet sich der Riss genau in der Schweißnahtmitte (y=1.6mm). Im Gegensatz zu dem
Modell C, mit dem sowohl die experimentell bestimmte Rissinitiierung als auch das
Risswiderstandsverhalten relativ gut wiedergegeben werden, überschätzt das Modell A die
Rissinitiierung deutlich, mit einer Abweichung von mehr als 72%. Der Grund für diese in der
Wirklichkeit nicht existierende Zähigkeitserhöhung, ist die erhöhte Energiedissipation beim
Schädigungsprozess, der gleichzeitig in den zwei benachbarten Elementen an der Rissspitze in der
ersten und der zweiten Schicht stattfindet, s. Bild 5.23. Im Vergleich zum Schädigungsvorgang
ausschließlich in einer Schicht, steigt der der Risswiderstand durch die gleichzeitige Schädigung in
zwei Elementen mit der Größe ly an der Rissspitze an, der jetzt zur zweifachen Elementgröße ly
proportional ist. Nach der Rissinitiierung setzt sich der Schädigungsprozess in der zweiten Schicht fort,
die näher zum Grundwerkstoff liegt. Der Grund dafür liegt in der verstärkten Tendenz zum
Rissauswandern in die Richtung Grundwerkstoff mit dem kleineren Abstand y=0.5mm des
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