Vorhersage duktilen Festigkeitsversagens von Stahlbauteilen mit Hilfe schädigungsmechanischer Methoden: Fid-Bau Portal

Vorhersage duktilen Festigkeitsversagens von Stahlbauteilen mit Hilfe schädigungsmechanischer Methoden

Feldmann, Markus / Schäfer, Dirk / Eichler, Björn

Im Beitrag werden schädigungsmechanische Methoden vorgestellt, die es ermöglichen, das duktile Versagensverhalten von Stahlbauteilen vorherzusagen. Basierend auf einem Grenzzustand zwischen der lokalen plastischen Dehnungsanforderung, die sich aus der globalen Belastung, dem Detail und dem verwendeten Stahl ergibt, und dem lokalem plastischem Dehnungswiderstand, der sich in Abhängigkeit von Stahlsorte, Temperatur und Dehnrate quantifizieren lässt, können in Zukunft realistische Kriterien für die Werkstoffauswahl in der Hochlage bereitgestellt werden. Für monotone und quasi-statische Belastungssituationen stellen sich an den untersuchten Details Spannungsmehrachsigkeiten von 0,3 <= h <= 1,0 ein. Während für den Grenzzustand der Tragfähigkeit bei Bauteilen maximale plastische Dehnungen von bis zu 20 % auftreten, liegen im Vergleich dazu die Grenzwerte für duktile Rissinitiierung der ermittelten Schädigungskurven bei 72 % bzw. 82 % (für eine Spannungsmehrachsigkeit von h = 1,0). Dies bestätigt die hohen Fließreserven bei Raumtemperatur. Gleichwohl zeigen Schädigungskurven vergleichbarer Stahlsorten aus der Literatur eine relative breite Streuung. Insbesondere müssen die Einflüsse der Stahlsorte und -güte, der Dehnrate und insbesondere der Temperatur noch weiter erforscht werden. Zu klären ist auch, ob die Duktilitätsdarbietungen der Hochlage mit zunehmend niedriger Temperatur reduziert werden. Hier stehen im Moment noch nicht ausreichend Daten zur Verfügung, um auf Grundlage einer statistischen Auswertung entsprechend parameterabhängige Schädigungskurven abzuleiten. Bei zeitveränderlicher Belastung hat sich die Anwendung des effektiven Schädigungskonzeptes nach Toyoda zur Vorhersage der duktilen Rissinitiierung als erfolgreich gezeigt. Die experimentellen und numerischen Ergebnisse zeigten eine gute Übereinstimmung.