Dokument 1.pdf (35.736 KB) - RWTH Aachen University

5. Modellierung des stabilen Risswachstums
Ermüdungsrisses zur Schmelzlinie. Mit der Vorschädigung des Elements in der zweiten Schicht hinter
der Rissspitze, bei dem Modell C, wird die Rissinitiierung in der zweiten Schicht erzwungen. Diese
Vorschädigung bewirkt einen deutlichen Abfall des Rissinitiierungswertes und eine bessere
Übereinstimmung mit der experimentellen Risswiderstandskurve im Vergleich zum Modell C bis
∆a=0.5mm. Für eine Risslänge ∆a>0.5mm sind nur geringfügige Abweichungen der beiden Modelle zu
den Versuchsergebnissen festzustellen.
Für die Modelle B und D, die die 0.4C(T) Probe mit dem Anfangsriss in der Schweißnahtmitte
darstellen, werden ähnliche Ergebnisse erwartet. Der Vergleich zwischen diesen beiden Modellen zeigt
jedoch deutliche Unterschiede besonders bezüglich des Risswiderstandsverhaltens, s. Bild 5.26. Mit
dem Modell D wird eine um ca. 20% niedrigere Rissinitiierung als mit dem Modell B bestimmt. Dies
ist auf die Vorschädigung des Elements beim Modell D zurückzuführen, wodurch im Vergleich zum
Modell B die Rissöffnung nicht von der Steifigkeit des Elements hinter der Rissspitze (sog.
„Klammereffekt“) beeinflusst wird. Für die Risslängen ∆a>0.5mm ergeben sich mit dem Modell D
wesentlich höhere Risswiderstandswerte. Trotz unterschiedlicher Lage des Anfangsrisses bei den
Proben im Versuch und der Simulation stimmen experimentelles und mit dem Modell B bestimmtes
Risswiderstandsverhalten gut überein. Bezüglich des Last-Verformungsverhaltens kann das Modell B
die experimentellen Ergebnisse besser wiedergeben als das Modell D. Diese Ergebnisse zeigen, dass
die numerische Beschreibung des Bruchverhaltens von den HLSV nicht nur von den eingesetzten
Schädigungsparametern sondern auch dem gewählten FE Modell abhängt.
Kraft F [kN]
82
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Exp.
GTN 3D
S355-12I, GW
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
Aufweitung U v [mm]
1200
1000
Bild 5.24: Last-Aufweitungs- und die Risswiderstandskurve für S355-12I, GW
J-Integral [N/mm]
800
600
400
200
0
Exp.
GTN 3D
S355-12I, GW
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
Risswachstum ∆a [mm]