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5. Modellierung des stabilen Risswachstums
Die Ergebnisse der REM Analyse der Bruchflächen für GW und HLSV des Stahls EH36-15I sind in
Bild 5.27 zu sehen. Die auf der Bruchfläche des GW identifizierten größeren primären Hohlräume
liegen im Größenbereich von 20 bis 70µm. Zwischen diesen Hohlräumen befindet sich jeweils ein
Saum kleiner Poren, die eine Größe von maximal 5µm aufweisen. Homogen verteilte feine sekundären
Poren mit der Größe zwischen 1 und 5µm prägen die Bruchfläche des SG. Im Vergleich zu GW sind
auf dieser Bruchfläche keine größeren primären Hohlräume festzustellen. Um dieses Bruchverhalten
mit dem Schädigungsmodell wiedergeben zu können, müsste für den GW eine höhere Anfangsporosität
f0 und ein niedrigerer Anteil an sekundären Hohlräumen fn als für das SG gewählt werden. Die
metallographischen Untersuchungen zeigen aber, dass keine für die Schädigungsanalyse maßgebenden
Unterschiede in der Anfangsporosität und dem Parameter fn zwischen dem GW und dem SG vorliegen,
s. Tabelle 5.6. Deshalb wird der Unterschied im Bruchverhalten zwischen den beiden Werkstoffphasen
wie bei dem Werkstoff S355 über die Wahl einer entsprechenden Elementgröße, die für GW ly=0.6mm
und für SG ly=0.2mm beträgt, erfasst.
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50 µm 50 µm
Bild 5.27: Bruchflächen der 0.5C(T) Proben für EH36-15F, GW (links) und EH36-15I, SG (rechts)
Das Bild 5.28 zeigt den Vergleich zwischen den numerischen und experimentellen Ergebnissen für das
Last-Verformungs- und Risswiderstandsverhalten für den Grundwerkstoff des EH36-15F in
Abhängigkeit von dem gewählten Modell und der charakteristischen Dehnung εn=0.1 und 0.3. Mit der
gewählten Elementgröße ly von 0.6mm wird die experimentelle Last-Aufweitungskurve mit dem 2D
Modell relativ gut wiedergegeben, während die 3D-Modellierung ein etwas höheres Lastniveau liefert.
Wie bereits bei den Versuchen an den gekerbten Rundzugproben festgestellt, ist der Einfluss des
Parameters εn auf das globale Last-Verformungsverhalten im Bereich von 0.1 und 0.3 nur geringfügig.
Im Hinblick auf die duktile Rissinitiierung wird dahingegen mit dem 2D Modell für εn=0.1 ein um ca.
55% höherer Rissinitiierungswert (Ji=108.9N/mm) ermittelt als für εn=0.3 (Ji=70.2N/mm). Mit
weiterem Rissfortschritt verringert sich die Auswirkung von εn auf das Risswiderstandsverhalten. Für
εn=0.1 sind kaum Unterschiede zwischen dem 2D und 3D Modell bezüglich der Rissinitiierung und des
Risswiderstands bis ∆a=1.0mm festzustellen. Für Risslängen größer als 1.0mm wird ein höherer
Risswiderstand mit dem 2D Modell unabhängig von dem Parameter εn berechnet. Im Gegensatz zum
2D Modell zeigt das 3D Modell keine Auswirkung des Parameters εn auf die Rissinitiierung und den
Risswiderstand. Die Rissinitiierung bei dem 3D Modell findet genau wie bei den Experimenten in der
Probenmitte statt.