Schädigungsmechanische Modellierung der Rissinitiierungsphase in Schweißverbindungen

Die Bewertung der Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen ist von zentraler Bedeutung, da durch zyklische Belastung Materialermüdung hervorgerufen wird, die zum vollständigen Versagen von Bauteilen führen kann. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurde ein schädigungsmechanisches Modell zur Beschreibung der Rissinitiierungsphase auf der Ebene der Kornstruktur entwickelt, so dass basierend auf mikromechanischen Eigenschaften, wie den Korngrößen und -orientierungen, Ausgangsrissverteilungen bestimmt werden können. Als Eingangsgrößen können diese Verteilungen dann in etablierte bruchmechanische Bewertungskonzepte, für die zumeist eine Anfangsrisslänge angenommen werden muss, einfließen. Zur Modellierung der Rissentstehungsphase und des Rissfortschritts wurde ein energiebasiertes Kriterium verwandt, so dass durch eine sukzessive Schädigung der Ermüdungsvorgang unter zyklischer Belastung realitätsnah abgebildet werden kann. Eine Validierung der Modelle erfolgte anhand einer umfangreichen experimentellen Charakterisierung und vor allem anhand von durchgeführten Ermüdungsversuchen an Mikroproben, die aus dem Schweißnahtübergangsbereich entnommen worden sind.