Key Curve-Einprobenverfahren zur Ermittlung dynamischer Risswiderstandskurven

Kurzfassung Moderne Regelwerke zur Bewertung der Bauteilsicherheit integrieren zunehmend bruchmechanische Konzepte. Notwendige Voraussetzungen zur praktischen Anwendung dieser Regelwerke für konkrete Beanspruchungsbedingungen sind jedoch bislang nicht immer hinreichend bzw. zufrieden stellend erfüllt. Von besonderer Bedeutung ist dabei der Sicherheitsnachweis für Unfallszenarien, bei denen im Werkstoff bzw. Bauteil infolge dynamischer Belastung schnelle Änderungen des Spannungs- und Verzerrungszustandes auftreten. Für diese Beanspruchungsbedingungen stehen zur Ermittlung von Risswiderstandskurven an Gusseisenwerkstoffen mit Kugelgraphit derzeit lediglich kosten- und werkstoffintensive Mehrprobenverfahren zur Verfügung. Aufgrund dessen ist hier die Weiterentwicklung der bruchmechanischen Prüfmethodik notwendig. Im vorliegenden Beitrag wird deshalb zunächst über die Aufarbeitung und Systematisierung publizierter Key Curve-Einprobenverfahren zur Ermittlung dynamischer Risswiderstandskurven berichtet, die seit ca. 25 Jahren mit unterschiedlichem Erfolg bislang fast ausschließlich für Stähle eingesetzt wurden. Ausgehend davon wird eine Bewertung hinsichtlich ihres Anwendungspotentials für duktile Gusseisenwerkstoffe bei dynamischen Belastungsbedingungen vorgenommen. Zusammenfassend werden als fortgeschrittene und für weitere Untersuchungen Erfolg versprechende Key Curve-Verfahren ein analytischer Ansatz sowie ein numerisches Verfahren herausgestellt.