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1989
Book
Titel
Simulation von Schlagversuchen an großen Biegeproben aus einem Druckbehälterstahl mit der Methode der Finiten Elemente
Abstract
Schlagversuche an Dreipunktbiegeproben von 495 mal 90 mal 45 cbmm Größe aus einem Druckbehälterstahl wurden zur Überprüfung des experimentell ermittelten Zusammenhangs zwischen dem J-Integral und der Rißverlängerung Alpha a numerisch mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente simuliert. Bei der Modellbildung wurden der Schlaghammer als Punktmasse, der Kontaktbereich als elastische Felder und die Probe als zweidimensionales FE-Modell unter Annahme des ebenen Spannungszustandes abgebildet. Die Rechnung wurde mit expliziter Zeitintegration durchgeführt, dynamische Effekte wurden berücksichtigt. Mit der statisch bestimmten elastisch-plastischen Spannungs-Dehnungs-Beziehung konnte der gemessene Zeitverlauf der Hammerlast in der Anfangsphase nicht reproduziert werden. Dies gelang erst bei Annahme eines viskoplastischen Materialmodells mit einem Fluidparameter gamma gleich 100 s hoch minus 1. Bei starker Gesamtverformung der Probe mußte zur Erklärung der gemessenen Hammerlast eine Reibung mit Reibungskoeffizienten bis 0,7 angenommen werden. Etwa 10 bis 15% der Hammerenergie werden an den Auflagern umgesetzt. Berücksichtigt man diesen Anteil, dann stimmen die experimentell bestimmte und die numerisch simulierte J(Delta a)-Kurve etwa überein. Ab etwa 5 mm Rißverlängerung hängt das berechnete J-Integral zunehmend vom Integrationsbereich ab. Dies wird darauf zurückgeführt, daß die Energiedichte wegen Entlastungsvorgängen explizit ortsabhängig wird.