Entwicklung eines Mehrskalenmodells zur Beschreibung des Bruchverhaltens von GJS-400 bei statischer und stoßartiger Beanspruchung im gesamten Zähigkeitsbereich

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Gusseisen mit Kugelgraphit zeigen bei tieferen Temperaturen und dynamischer Beanspruchung im Vergleich zu Stählen ein erheblich komplexeres Bruchverhalten im spröd-duktilen Übergangsbereich. Die Ursachen dafür sind in der ausgeprägten Heterogenität der Mikrostruktur von Gusseisen zu suchen. Durch die Entwicklung eines schädigungsmechanischen Mehrskalenmodells wird im Projekt das Initiierungs- und Ausbreitungsverhalten von Rissen in ferritischem Gusseisen mit Kugelgraphit GJS-400 im gesamten Zähigkeitsbereich numerisch simuliert. In der zweiten Antragsphase soll der Bruchmechanismus mit einem mikromechanischen Modell erforscht werden, welches die graphitinduzierten Hohlräume vor der Rissspitze diskret auflöst. Indem der Versagensmechanismus der Hohlraumbrücken explizit berücksichtigt wird, können das Versagen mit einem Einporenmechanismus und ein Größeneffekt beschrieben werden, was den experimentellen Be- obachtungen entspricht. Durch Parameterstudien sollen Mikrostrukturen mit optimalen Bruchei- genschaften identifiziert werden. Die damit gewonnenen Erkenntnisse bilden die Grundlage für die Weiterentwicklung des in der ersten Antragsphase erarbeiteten makroskopischen Modells. Mit diesem Modell werden geeignete bruchmechanische Kenngrößen und prüftechnische Auswertemethoden abgeleitet, die eine Übertragbarkeit von Kleinproben auf Großproben bzw. Bauteile ermöglichen.