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| Abstract No.: |
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Scheduled at:
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Friday, September 17, 2021, Konferenzraum D/E 9:30 AM
Stahlbau - Bemessung und Festigkeit
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| Title: |
Entwicklung und Validierung eines Konzepts zur Bewertung der Ermüdungsfestigkeit von Schweißnahtenden
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| Authors: |
Alexandra Oßwald* / Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart, D
Martin Werz / Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart, Deutschland
Stefan Weihe/ Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart, Deutschland
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| Abstract: |
Unterbrochene Schweißnähte gehören aus fertigungs- sowie kostentechnischen Gründen zum Standard bei Schweißverbindungen und Schweißkonstruktionen. Die praktische Erfahrung zeigt jedoch, dass bei zyklischer Belastung das Versagen der Schweißnaht oftmals am Nahtende initiiert wird. Dieser Sachverhalt wird an zyklischen geprüften Laborproben mit Nahtende bestätigt. Bekannte Regelwerke wie die IIW-Richtlinie gehen allerdings beim Kerbspannungskonzept nicht gesondert auf die Bewertung von Nahtenden ein. Ohnehin besitzt das Konzept nur Gültigkeit, wenn das Versagen vom Nahtübergang oder der Nahtwurzel ausgeht, was bei einem Versagen am Nahtende nicht der Fall sein muss.
Bisherige Konzepte aus der Literatur zur Bewertung der Ermüdungsfestigkeit von Nahtenden wurden an Probekörpern, bestehend aus vergleichsweise dünnen, verschweißten Blechen, entwickelt. Durch die Berücksichtigung des Größeneinflusses sollte es auf abweichende Geometrien anwendbar sein; der Umfang der zugehörigen Untersuchungen ist jedoch nicht zufriedenstellend. An der MPA Universität Stuttgart wurden an Großversuchen die Ermüdungsfestigkeit und das Risswachstum von unterbrochenen Schienenschweißnähten von Kranbahnträgern unter einer überrollenden Radlast ermittelt. Auf diese Weise fand eine realitätsnahe Untersuchung der Schweißnähte unter einer mehrachsigen, nicht-proportionalen Schwingbeanspruchung statt. Mit Hilfe von metallografischen sowie fraktografischen Untersuchungen der Schweißnähte wurden Erkenntnisse über Rissinitiierung und Rissverlauf gewonnen. In Kombination mit 3D-Scans der Oberfläche war dies die Grundlage für die Modellbildung der Nahtenden in FEM. Es wurde ein Ansatz für die numerische Modellierung und Festigkeitsbewertung von Nahtenden entwickelt, welches auf dem bekannten Kerbspannungskonzept aus der IIW-Richtlinie sowie dem bisherigen Stand der Forschung basiert. Die Validierung des Konzepts erfolgte mit den experimentellen Ergebnissen der Großversuche.
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