Numerische Bestimmung des Kraft-Durchbiegungs-Verhaltens von bruchmechanisch geprüften Kleinproben und Vergleich mit Erprobungsergebnissen
Fachgebiet: Mechanik und Werkstoffe
Hintergrund:
Im Rahmen der mechanischen Auslegung der Behälterkomponenten ist an den höchst beanspruchten Stellen unter Unfallbedingungen das gleichzeitige Auftreten von rissartigen Fehlern zu unterstellen. Diese Bewertung erfolgt mit Hilfe der Bruchmechanik dadurch, dass die Beanspruchung an der unterstellten Rissfront numerisch ermittelt und kleiner als die Bruchzähigkeit des Werkstoffs sein muss.
Im Rahmen von umfangreichen Werkstoffuntersuchungen wurde zur Bestimmung von dynamischen Bruchzähigkeiten eine Vielzahl von Kleinproben in einem Pendelschlagwerk belastet und der erreichte Rissfortschritt gemessen und bzgl. der Rissinitiierung ausgewertet. Für eine weitergehende Auswertung ist der Zusammenhang zwischen der Durchbiegung einer Probe bei Belastung mit unterschiedlichen Ausgangswinkeln sowie unterschiedlichen Anfangsrisslängen von Bedeutung. Durch numerische Nachrechnung der Erprobung der Kleinproben mit Hilfe der FEM (zunächst ohne explizite Rissnachbildung) soll der Einfluss der Rissausbreitung auf die Steifigkeit der Probe untersucht werden. Für die experimentelle Auswertung stellen s. g. Pop-in-behaftete Proben eine besondere Herausforderung dar. Hierbei handelt es sich um Proben, bei denen das Kraft-Durchbiegungsverhalten nicht kontinuierlich ansteigt, sondern einen rapiden Abfall der Kraft aufweist. Durch Kombination mit der numerischen Nachrechnung soll das theoretische Kraft-Durchbiegungsverhalten mit parametrierter Risslänge für die Auswertung der Pop-in-behafteten Proben herangezogen werden, um den äquivalenten Rissfortschritt zum Zeitpunkt des Auftretens des Pop-ins zu bestimmen. Dies ist wiederum notwendig, um diese Proben in die Bestimmung der Risswiderstandskurve mit einzubeziehen.
Klassifizierung: theoretisch
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