Trotz ihrer vorteilhaften mechanischen Eigenschaften können HSLA-Stähle in vielen Anwendungsgebieten ihr erhebliches Leichtbaupotenzial nur unzureichend zur Entfaltung bringen, weil die Extrapolation bestehender erfahrungsbasierter Regelwerke zu erheblichen und meistens auch unrealistischen Zähigkeitsanforderungen führen. Eine einfache Möglichkeit zur Verbesserung der Auslegungsregeln liegt in der Anwendung von probabilistischen Konzepten zur Ableitung geeigneter Sicherheitsfaktoren, jedoch wird hierfür eine breite Datenbasis benötigt. Da allerdings nur wenige abgesicherte Ergebnisse von Berstversuchen von Druckbehältern aus hochfesten Stählen vorliegen und solche Versuche wirtschaftlich einen kaum zu rechtfertigenden Aufwand bedeuten, wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem diese Berstversuche durch schädigungsmechanische Simulationen des Bauteilverhaltens ersetzt werden können. In diesem Ansatz wird die im Experiment üblicherweise anzutreffende Ergebnisstreuung durch Berücksichtigung der Streuung der in den Simulationen verwendeten Versagenskriterien erfasst. Für den Druckbehälterstahl P500Q wurden GTN-Parameter in Simulationen an gekerbten Rundzugproben kalibriert. Durch diese validierten Parameter konnte die Schädigungskurve des Stahls mit Hilfe von Zellmodellrechnungen ermittelt werden. Der numerische und experimentelle Aufwand für diese Untersuchungen war im Vergleich zur konventionellen Methode sehr gering, da nur metallografische Untersuchungen sowie Zugversuche an gekerbten Rundzugproben benötigt wurden. Die Berechnung der Schädigungskurven über Einheitszellen ist demnach ein sehr ökonomisches und zeitsparendes Verfahren ist. Weiterhin erlaubt das vorgestellte Verfahren die Ermittlung des Streubereichs der Schädigungskurve mit Hilfe des mikromechanischen GTN-Modells. Zu diesem Zweck wurden die benötigten GTN-Parameter in Simulationen von Kerbschlagbiegeversuchen iterativ bestimmt, um die zu erwartenden höchsten und niedrigsten Zähigkeitseigenschaften des Werkstoffs in der Hochlage abbilden zu können.Aufgrund der Vielzahl an Modellparametern kann angenommen werden, dass es eine Vielzahl von GTN-Parametersätzen gibt, die zum gewünschten Zähigkeitsniveau im Kerbschlagbiegeversuch führen.

The application of ferritic high strength pressure vessel steels is strongly hindered by the European design codes EN 13445 as rather conservative safety factors are implemented in the calculation of the maximum allowable operation pressure and wall thicknesses. These safety factors are mainly based on engineering experience and are not suitable for the design with modern steels. Thus the damage curve concept is used to predict the burst pressure of pressure vessels made of high strength steels. In these numerical investigations, the scatter of mechanical properties within a given steel grade is reflected by determination of the scatter of the damage criterion in cell model simulations. The results of these simulations can be used to derive more moderate and realistic safety factors.