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Wednesday, September 16, 2020, Virtueller Raum 1 12:30 PM Konstruktion und Festigkeit II |
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Berücksichtigen der höchstbeanspruchten Schweißnahtlänge im Kerbspannungskonzept |
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Andreas Deinböck* / Technische Universität Clausthal
Institut für Maschinelle Anlagentechnik und Betriebsfestigkt
, Deutschland Alfons Esderts / TU Clausthal Institut für Maschinelle Anlagentechnik und Betriebsfestigkeit, Deutschland Michael Wächter/ TU Clausthal Institut für Maschinelle Anlagentechnik und Betriebsfestigkeit, Deutschland Klaus Dilger/ TU Braunschweig Institut für Füge- und Schweißtechnik, Deutschland Ann-Christin Hesse/ TU Braunschweig Institut für Füge- und Schweißtechnik, Deutschland Jonas Hensel/ TU Braunschweig Institut für Füge- und Schweißtechnik, Deutschland Thomas Nitschke-Pagel/ TU Braunschweig Institut für Füge- und Schweißtechnik, Deutschland |
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Abstract: Berücksichtigung der höchstbeanspruchten Schweißnahtlänge im Kerbspannungskonzept A. Deinböck, M. Wächter, A. Esderts (TU Clausthal) A.-C. Hesse, J. Hensel, Th. Nitschke-Pagel, K. Dilger (TU Braunschweig) Das Kerbspannungskonzept hat sich für die Bewertung von geschweißten Bauteilen bewährt und etabliert. Einer seiner Vorteile ist, dass Schweißnaht und Grundwerkstoff bei lokaler Betrachtung in derselben Festigkeitsklasse ausgeführt und gegen eine gemeinsame Wöhlerlinie (FAT-Klasse) ausgelegt werden. Untersucht man die zur Ableitung der Wöhlerlinie verwendeten Festigkeiten, so fällt das relativ große Streuband auf. Dies kann darauf zurückgeführt werden, dass das Kerbspannungskonzept rechnerisch keine Größeneinflüsse berücksichtigt. Mit Versuchsreihen unterschiedlicher Probengeometrien, gefertigt aus denselben geschweißten Grundblechen, konnte die o.g. Streuung teilweise reproduziert werden. Eine Untersuchung der geprüften Probengeometrien mittels FEM zeigt eine stark unterschiedliche, inhomogene Spannungsverteilung längs der versagenskritischen Schweißnahtbereiche, wie Wurzelspalt, oder Nahtübergang, in den verschiedenen Geometrien. Diese inhomogene Spannungsverteilung längs der Schweißnaht kann, in Kombination mit der Liniennatur einer Schweißnaht, dazu genutzt werden, den statistischen Größeneinfluss mithilfe einer sog. hochbeanspruchten Schweißnahtlänge zu bestimmen und diesen im Kerbspannungskonzept zu berücksichtigen. Anhand der im Forschungsprojekt durchgeführten Versuche können die zur Bestimmung der statistischen Stützziffer benötigten Kennwerte ermittelt werden. Die Verifizierung der gewonnenen Materialkennwerte und eine mögliche, rechnerische Reduzierung der Streuspanne der Einzelversuche mithilfe des statistische Größeneinflusses im Kerbspannungskonzept, erfolgt an einer Datenbank gut dokumentierter Versuchsreihen aus der Literatur. Hieraus lassen sich folgende Schlussfolgerungen ziehen: 1. Es lässt sich ein Zusammenhang zwischen der ertragbaren Kerbspannungsschwingbreite und einer hochbeanspruchten Schweißnahtlänge erkennen. 2. Der statistische Größeneinfluss lässt sich im Kerbspannungskonzept mithilfe einer hochbeanspruchten Schweißnahtlänge berücksichtigen. 3. Eine statistische Stützzahl, welche die Abmessung des hochbeanspruchten Schweißnahtbereichs längs zur Naht verwendet, kann bei der rechnerischen Bauteilauslegung im Kerbspannungskonzept angewandt werden. 4. Eine Berücksichtigung des statistischen Größeneinflusses sollte für das Kerbspannungskonzept in etablierten Berechnungsrichtlinien vorgeschlagen werden. 5. Weitere Einflussgrößen sind zu untersuchen, damit die verwendeten Schweißnahtkonzepte den steigenden Anforderungen gerecht werden und die Streuung der Berechnungsergebnisse weiter reduziert werden kann. |