Determination of local characteristics for the application of the Weakest-Link Model

The Weakest‐Link model is based on defects that are statistically distributed within the material with local stress. The failure at least at one defect causes the failure of the total structure. Based on this model, the so‐called statistic size effect can be evaluated in the case of cyclic loading and in the case of static loading the failure behaviour of ferritic steel within the brittle fracture range is highlighted. The application of the Weakest‐Link model requires the allocation of the local characteristics ‐ surface and / or volume ‐ to the discrete points of the stress. By using the method “SPIEL” which is independent from the FE code used, the allocation of couples of values ‐surface and stress and / or volume and stress ‐ by a suitable choice of unit load cases is possible. In consequence of the method “SPIEL” particularities are to be taken into consideration. In the present paper these particularities will be described exemplarily for the FE programs ABAQUS1 and ANSYS2. Ermittlung von lokalen Kenngrößen für die Anwendung des Weakest‐Link Modells Das Weakest‐Link Modell geht von statistisch im Werkstoff verteilten Fehlstellen mit lokaler Beanspruchung aus. Tritt mindestens an einer Fehlstelle Versagen ein, so bedeutet dies das Versagen der Gesamtstruktur. Basierend auf diesen Modellannahmen wird im Falle schwingender Beanspruchungen der sogenannte statistische Größeneinfluss und für statische Beanspruchungen das Versagensverhalten ferritischer Stähle im Sprödbruchbereich beschrieben. Die Anwendung des Weakest‐Link Modells setzt die Zuordnung von Oberfläche oder Volumen zu den Stützstellen der Spannung voraus. Durch eine vom FE‐Code unabhängige Methode „SPIEL”︁ ist es möglich, die Zuordnung der Wertepaare Oberfläche und Spannung bzw. Volumen und Spannung durch eine geeignete Wahl von Einheitslastfällen zu realisieren. Dabei sind verfahrensbedingt Besonderheiten zu beachten, auf die am Beispiel der FE‐Programme ABAQUS1 and ANSYS2 explizit eingegangen wird.