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| Abstract No.: |
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Scheduled at:
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Tuesday, September 27, 2011, Saal E 2:25 PM
Windenergie
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Ermüdungsverhalten von Schweißverbindungen von Tragstrukturen für Windenergieanlagen bei sehr hohen Lastwechselzahlen
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| Authors: |
Stefanie Steppeler* / Institut für Stahlbau
Leibniz Universität Hannover, Deutschland
Peter Schaumann / Leibniz Universität Hannover / Institut für Stahlbau, Deutschland
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| Abstract: |
Tragstrukturen für Windenergieanlagen sind für eine Lebensdauer von 20 Jahren zu bemessen. Sie sind durch Wind, Welle und Anlagenbetrieb hochdynamisch beansprucht und mehr als 10E9 Lastwechseln ausgesetzt. Aus diesem Grund kommt dem Ermüdungsverhalten von Konstruktionselementen wie Schweißverbindungen im Hinblick auf eine sichere Betriebszeit und eine wirtschaftliche Bemessung eine besondere Bedeutung zu. Ziel der Forschungsaktivitäten ist es, einen Beitrag zur sicheren Lebensdauerprognose von Schweißverbindungen bei sehr hohen Lastwechselzahlen zu leisten. Dieser Aufgabe widmet sich Teilprojekt 3 Integrierende Modellierungs-, Monitoring- und Bewertungsmethoden für mechanische Degradation und Ermüdung des NTH-Top-Down-Projektverbundes Strategien und Methoden des Life-Cycle-Engineerings für Ingenieurbauwerke und Gebäude . Hierzu werden experimentelle Untersuchungen an Schweißverbindungen im Bereich sehr hoher Lastwechselzahlen durchgeführt. Die Bemessung von Stahlkonstruktionen gegen Ermüdung basiert nach gültigen Regelwerken auf experimentell ermittelten Ermüdungsfestigkeitskurven. Der Bereich sehr hoher Lastwechsel ist in den meisten Fällen experimentell nicht abgedeckt. Versuchsergebnisse mit mehr als 10E7 Lastwechseln sind für Schweißverbindungen lediglich in begrenztem Umfang verfügbar. Es besteht somit Bedarf, die experimentellen Untersuchungen auf diesem Gebiet auszudehnen. Hierfür werden systematische Ermüdungsversuche an Schweißverbindungen im Bereich sehr hoher Lastwechsel durchgeführt. Bleche der Güte S355J2+N mit einer Blechdicke von 4 mm werden im MAG-Schweißverfahren durch eine Stumpfnaht gefügt. Das Fügeverfahren ist über einen Schweißtraktor automatisiert, um reproduzierbare Probekörper zu erlangen. Die Schweißparameter werden während des Schweißvorgangs aufgezeichnet. Zur Charakterisierung des Ausgangszustandes der Probe wird der Schweißvorgang messtechnisch mit Temperatur- und Dehnungsmessungen begleitet. Der Einfluss der Probenlagerung wird untersucht. Für Ermüdungsversuche im Bereich sehr hoher Lastwechselzahlen sind Prüfmaschinen mit hohen Frequenzen erforderlich, um einen angemessenen Prüfungszeitraum zu erzielen. Hierzu steht ein Magnetresonanzprüfrahmen mit einer Frequenz von bis zu 400 Hz zur Verfügung. Um Aufschluss über das Ermüdungsverhalten der Schweißverbindungen zu erhalten, werden während des Versuchs zeitlich veränderliche Messgrößen (Frequenz und Dehnung) aufgezeichnet und ausgewertet. Der aktuelle Stand der Untersuchungen wird präsentiert.
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