Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung von Konzepten, wie die Beanspruchungen in geschweißten Aluminium-Bauteilen realistisch bestimmt werden können.

Einleitung

Spannungen können versuchstechnisch mittels Dehnmeßsteifen gemessen werden, aber auch analytisch,z.B. FEM. Insbesondere dreidimensionale Schalentragwerke und voluminöse, dickwandige Bauteile können mit Hilfe numerischer Berechnungsmethoden vorteilhaft untersucht werden. Das im Regelfall linear-elastisch ermittelte Spannungsniveau wird unter anderem für die Dimensionierung von Blechdicken und die Auslegung von Schweißnähten herangezogen. Diese Vorgehensweise kann zu einer unrealistischen Vorhersage des Bauteilverhaltens führen, wenn das Spannungsniveau nicht korrekt bestimmt wird und das tatsächliche plastische Materialverhalten unbeachtet bleibt. Ursachen dafür sind schweißbedingte Eigenspannungen (Schweißeigenspannungen) und die Entfestigung des Materials in der Wärmeeinflusszone.

Bemessungskonzepte

• Nennspannungen
• Strukturspannungen
• Hot-Spot-Spannungen
• Kerbspannungen
• Kerbgrunddehnungen

Einfluss der schweißbedingten Eigenspannungen auf die Lebensdauer

• Die Ergebnisse aus den Schwingversuchen belegen, dass MIG- und Laser-geschweißten Proben im Kurzzeitbetrieb zwischen 0,1 bis 0,2 Mio. Lastzyklen annähernd gleichen Beanspruchungen standhalten,
• im Gegensatz zu lasergechweißten Proben die MIG-geschweißten Proben etwa die doppelte Nennspannungsdifferenz dauerfest ertragen.
• Die Schweißeigenspannungen erreichen die Fließgrenze in der WEZ, somit führt jede weitere äussere Belastung zu einer Spannungsumlagerung auf die andbereiche (Plastizierung)

Zusammenfassung

• Übertragbarkeit der Lebensdauerinformationen einer Wöhlerkurve basierend auf Nennspannungen auf andere Kerbdetails ist nicht zuverlässig möglich
• Nennspannungen nur für einfache, stabförmige Strukturen anwendbar
• Strukturspannungen mit linear-elastischen Ansätzen ist nicht zulässig (Plastizierungen auf Grund von Eigenspannungen und Kerbwirkung)
• Hot-Spot-Methode nur unter Vorbehalt einzusetzen

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