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Literatur : [ Aluminium | Schweiß-/Fügetechnik | Bearbeitung/Umformung ]

Einfluss von Schweißeigenspannungen auf den Schwingfestigkeitsnachweis von Schweißverbindungen im Nennspannungskonzept


Jonas Hensel: Einfluss von Schweißeigenspannungen auf den Schwingfestigkeitsnachweis von Schweißverbindungen im Nennspannungskonzept, Aachen 2017, Erschienen in den Forschungsberichten des Instituts für Füge- und Schweißtechnik, Band 45.

„Wie kann man Leichtbaukonstruktionen so gestalten, dass bislang ungenutztes Festigkeitspotential im Bauteilentwurf genutzt werden kann?“ Damit befasst sich Dr. Jonas Hensel in seiner Dissertation Einfluss von „Schweißeigenspannungen auf den Schwingfestigkeitsnachweis von Schweißverbindungen im Nennspannungskonzept“, die er an der Technischen Universität Braunschweig zur Erlangung seiner Doktorwürde verfasst hat. Es geht um das Konstruktionsgewicht dynamisch beanspruchter Stahlkonstruktionen, das im wesentlichen Maß durch deren Schwingfestigkeit bestimmt wird.

Der Autor kritisiert, dass man bisher und aktuell konservativ annehme, dass bei der Bemessung gegen zyklische Beanspruchungen von hohen Zugschweißeigenspannungen ausgegangen werde, da eben diese die Schwingfestigkeit negativ beeinflussen. Er kritisiert, dass diese Annahme in der Praxis oftmals zu Überbemessungen führe und der Realität damit nur bedingt Rechnung trage, da „Zugeigenspannungen durch fortschrittliche Fertigungstechnologien reduziert und sogar günstig wirkende Druckeigenspannungen durch eine gezielte Schweißnahtnachbehandlung erzeugt werden können“, wie der Autor in der Kurzfassung seiner Arbeit schreibt und kritisiert. Zudem bemängelt er, dass „aktuelle Berechnungsansätze auf Basis einer Mittelspannungskorrektur“ theoretisch die „Möglichkeit zur Berücksichtigung geringerer Eigenspannungen“ böten. So seien diese aber aufgrund einer wie vom Autor festgestellten „subjektiven Klassierung von Eigenspannungen in Gruppen wie beispielsweise "hoch", "mittel" und "gering" in der Praxis nur bedingt umsetzbar“, da kein verlässliches Kriterium vorliegt, mit dem diese Einordnung vorgenommen werden kann. Dies wird dadurch verstärkt, „dass die Interaktion von Lastmittel und Eigenspannungen nach wie vor ungeklärt ist“, wie der Autor schreibt.

Als Lösung bietet der Autor eine „quantitative Berücksichtigung von Eigenspannungen als Eingangsgröße in den Festigkeitsnachweis“ an. Dies zelebriert er erfolgreich anhand von „geschweißten Längssteifen aus Feinkornbaustählen S355NL und S960QL unter Variation von Ausgangseigenspannungen und (einem) Lastspannungsverhältnis“, das „in die Interaktion von Lastmittel-und Eigenspannungen gezielt abgeleitet wird.“ Die wesentliche Erkenntnis des Autors ist laut seiner Ausführungen, dass „bei den betrachteten Verbindungen der Großteil des Eigenspannungsabbaus infolge Erstbeanspruchung eintritt und der zyklische Eigenspannungsabbau geringen Anteil hat.“

Infolgedessen erarbeitet der Autor ein Modell, um einerseits die zyklisch stabilisierten Eigenspannungen abzuschätzen und andererseits sowohl die Kerbwirkung, als auch die Höhe der Ausgangseigenspannung und der Beanspruchung zu berücksichtigen. Veranschaulicht mit vielen Grafiken und Abbildungen schildert der Autor die Problemlage, deren -lösung und das gesamte Verfahren auf den folgenden Seiten und trägt damit dazu bei, dass alle, die sich mit dem Thema befassen, daraus einen wesentlichen Erkenntnisgewinn schöpfen können.

Resultat: Einfach lesenswert für die jeweilige wissenschaftliche Fachgruppe!

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