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Wednesday, September 28, 2011, Saal D 2:00 PM Forschung und Entwicklung - Werkstoffverhalten |
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Experimentelle und numerische Analyse des Warmvorbelastungseffekts |
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Jiri Zeleznik* / TU Dresden, Germany Philippe Bastid / TWI, England Michael Schnick/ TU Dresden, Deutschland Uwe Füssel/ TU Dresden, Deutschland |
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Für die Bewertung der Versagenswahrscheinlichkeit eines rissbehafteten Bauteils wird der Rissausbreitungswiderstand als Materialkennwert mit der lokalen Rissbeanspruchung verglichen. Werte für den materialspezifischen Rissausbreitungswiderstand werden durch standardisierte Experimente ermittelt. Zur theoretischen Abschätzung der lokalen Rissbeanspruchung kann das Modell des J-Integrals verwendet werden. Dessen Formulierung besitzt jedoch nur Gültigkeit für monotone Belastungen und kann folglich nicht für die Bewertung von Rissen in Bauteilen mit Eigenspannungen, wie z. B. geschweißten Bauteilen, angewendet werden. Hierfür ist die Verwendung von erweiterten Energieintegralen wie J~ oder dessen inkrementelle Formulierung T* notwendig. Im Rahmen des vorliegenden Beitrags wurden Eigenspannungsfelder anhand des Warmvorbelastungseffekts (WPS-Effekt) numerisch modelliert. Dabei wurde untersucht, inwieweit die lokale Rissbeanspruchung durch ein erweitertes Energieintegral vorhergesagt werden kann. Im Gegensatz zu spezialisierten Modellen, welche nur Aussagen zum WPS-Effekt zulassen, besteht die Möglichkeit ein erweitertes Energieintegral auch für die Berechnung der lokalen Beanspruchung von Rissen in geschweißten Bauteilen zu verwenden. Es wurden die Ergebnisse der wichtigsten spezialisierten Modelle zur Beschreibung des WPS-Effekts mit denen des erweiterten Energieintegrals verglichen. Während die spezialisierten Modelle sehr gute Vorhersagen zur Rissbeanspruchung ermöglichen, weist die vorliegende Umsetzung der Implementierung einer Berechnungsroutine für das erweiterte Energieintegral eine Abhängigkeit von der numerischen Methode auf. |