Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 6668

Elements of a fracture mechanics conceptfor the cleavage fracture behaviour of RAFM steels using local fracture criteria

H. Riesch-Oppermann, E. Diegele

Abstract
An effort is made within the European Fusion Technology Programme framework to obtain a fracture mechanics description of the material behaviour in the ductile to brittle transition-regime using local fracture criteria. This report summarizes the necessary procedural steps towards the development of an according design code scheme. It makes heavy use of available code schemes such as the British Energy R6-Code or the ESIS P6 procedure and specializes in application to the class of low activation materials that are envisaged for ITER.

Through an integrated approach using a numerical stress analysis at experimentally observed fracture loads of notched tensile specimens, a statistical evaluation of cleavage fracture parameters can be performed. The report contains a description of the necessary steps for the experimental characterization and the numerical analysis as well as results for the two RAFM steel variants F82Hmod and EUROFER 97 which serve as basis for the verification of the method. Statistical inference methods are addressed as well as fractographic investigations that are essential for the verification of the approach via numerical prediction of the fracture origin distribution. Limits of the current methodology are given and topics of future research are indicated.

Grundbegriffe einer bruchmechanischen Beschreibung des Sprödbruchverhaltens

für niedrigaktivierbare Stähle auf Basis lokaler Versagenskriterien

Zusammenfassung
Innerhalb des Europäischen Fusionsprogramms wird eine bruchmechanische Beschreibung des Materialverhaltens im Bereich des spröd-duktilen Übergangs auf Basis lokaler Versagenskriterien angestrebt. In diesem Bericht werden die dazu notwendigen Schritte für die Entwicklung eines entsprechenden Designcodes zusammengefaßt. Der Bericht greift auf bereits vorhandene Vorschriften wie den R6-Code von British Energy oder die ESIS P6 Prozedur zurück und fokussiert auf deren Anwendbarkeit für die zum Bau von ITER als Strukturmaterialien anvisierten ferritisch-martensitischen Stähle mit niedriger Aktivierbarkeit.

Mittels eines einheitlichen Ansatzes einer numerische Spannungsanalyse für experimentell ermittelte Lastniveaus beim Bruch gekerbter Rundzugproben kann eine statistische Charakterisierung der Sprödbruchparameter erfolgen. Der vorliegende Bericht enthält eine Zusammenstellung der notwendigen Schritte für die experimentelle Charakterisierung und die numerische Analyse sowie Ergebnisse für die beiden Stahlsorten F82Hmod und EUROFER 97, die gleichzeitig als Basis zur Beurteilung der methodischen Vorgehensweise dienen. Es wird auf Methoden der schließenden Statistik sowie auf fraktografische Untersuchungen eingegangen. Die Grenzen der Methodik werden aufgezeigt und Bereiche zukünftiger Untersuchungen aufgezeigt.

VOLLTEXT

BIBLIOTHEK