Simulation von Rißwiderstandskurven mit dem Kohäsivmodell: Large Scale Yielding

Rißwiderstandskurven (R‐Kurven) als Beschreibung des Widerstands eines Werkstoffes gegen Rißausbreitung sind ein wichtiger Bestandteil von Fehlerbewertungsverfahren. Sie werden experimentell an kleinen Laborproben bestimmt. Damit verbunden ist jedoch die Unsicherheit hinsichtlich der Verwendbarkeit solcher R‐Kurven für die Bauteilbewertung, da diese an relativ kleinen Proben ermittelt werden und dadurch eine Geometrie‐ und Belastungsabhängigkeit aufweisen. Mit einem konzeptionell neu aufbereiteten Kohäsivmodell, in Verbindung mit der Finiten Element Methode, ist es jetzt möglich, das stabile Rißwachstum auch numerisch zu simulieren. In diesem Beitrag wird damit der vollplastische Zustand untersucht, wie er typischerweise bei duktilen Werkstoffen/Strukturen vorkommt aber genauso auch für Kleinbereichsfließen anwendbar ist. Mit den werkstoffspezifischen Parametern des Kohäsivmodells lassen sich auf diesem Weg synthetische R‐Kurven generieren, aus denen die Einflußnahme der beteiligten Parameter, insbesondere die Geometrie‐ und Belastungsabhängigkeit, aufgeklärt werden kann. Bei Variation der Kohäsivparameter kann ein Werkstoff synthetisch vorgegeben werden, so daß auch Fragen nach der Korrelation zwischen Werkstoffeigenschaften und Rißwiderstand erstmals beantwortbar sind. Auch Werkstoffverbunde mit Inhomogenitäten können auf diese Weise untersucht werden. Die derzeit bekannten Standardmethoden sind für inhomogene Werkstoffe/Strukturen nicht mehr hinreichend geeignet, so daß solche neuen Modelle, zukünftig von besonderem Wert sind und neue Perspektiven eröffnen.