Numerische und experimentelle Untersuchungen zum Verhalten von Oberflächenrissen in Zugscheiben und Rohren aus ferritischen und austenitischen Stählen

Zur Absicherung der Übertragungskette von der ebenen Probe zu realen dreidimensionalen Bauteilen wurde das Verhalten von Oberflächenrissen in Scheiben und Rohren experimentell und theoretisch-numerisch untersucht. Ziel war eine quantitative Versagensanalyse, die wesentliche, aus Betriebs- und Störfallbedingungen folgende Phasen erfaßt, und zwar von der ersten Anrißerweiterung unter Ermüdungsbelastung an über stabiles Rißwachstum unter monoton steigender Last bis zum Wanddurchbruch und möglicher nachfolgender Instabilität. Die Untersuchungen zum Ermüdungsrißwachstum zeigen, daß das Wachstum von teilweise durchgehenden Rissen in Scheiben und Rohren mit den analytischen Rechnungen generell überschätzt wird, wenn für die Rechnungen die an CT-Proben bestimmten Rißfortschrittskonstanten verwendet werden. Die hier vorgestellten Ergebnisse zeigen, daß das J-Integralkonzept geeignet ist, das Verhalten von Rissen in Bauteilen unter Zähbruchbedingungen qualitativ und quantitativ gut zu beschreibe n, wenn der Einfluß der Mehrachsigkeit des Spannungszustandes auf den Widerstand gegen Rißerweiterung geeignet berücksichtigt wird. Die Übertragbarkeit von Proben auf Bauteile erscheint abgesichert für rein mechanische Beanspruchung auch mit überlagertem Biegeanteil für nicht zu große Rißverlängerung.