Zur rechnerischen Bauteil-Ermüdungsfestikeit unter dem besonderen Aspekt der Schweißnahtnachbearbeitung
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Date
2004-07-06
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Publisher
Universität Dortmund
Abstract
Der Widerstand ungeschweißter und insbesondere geschweißter Bauteilbereiche gegen
Ermüdungsschädigung erweist sich in Theorie und Praxis als ein komplexes Problem, für
das methodisch und experimentell abgesicherte Auslegungsgrundlagen von exponierter
Bedeutung im Sinne der technischen Anwendung sind. Die aus den ablaufenden
Schädigungsprozessen ableitbare und sich mit der praktischen Erfahrung deckende
Erkenntnis der Lebensdauersteigerung durch gezielte und in ihrer fertigungstechnischen
Ausführung qualitativ abgesicherte Verfahren der Schweißnahtnachbehandlung kann dabei
zu einem bestimmenden Moment der Bauteilauslegung werden. Ins Zentrum der
Betrachtungen rücken hierbei insbesondere hochbeanspruchte Problemnähte einer
technischen Konstruktion.
Schädigungsprozessnahe Ansätze der rechnerischen Lebensdauerabschätzung erfordern
insbesondere die Berücksichtigung der konstruktiven Bauteilfeingestalt, der zum Einsatz
kommenden Konstruktionswerkstoffe und des im realen Komponentenbetrieb auftretenden
äußeren Lastspektrums. Das zahlreichen Einflussgrößen unterliegende
Ermüdungsgeschehen erfordert zudem eine fundierte Konzeptauswahl für klar abgegrenzte
Teilgebiete. In diesem Zusammenhang ist insbesondere auf das anzuwendende
Auslegungskriterium (z.B. Technischer Anriss oder Bruch) und die Kategorisierung bezüglich
ungeschweißter und geschweißter Strukturen mit besonderem Blick auf die
Schweißnahtnachbearbeitung zu achten.
Die Forderung nach detaillierter rechnerischer Lebensdauerabschätzung ist mit dem Einsatz
lokaler Konzepte basierend auf Struktur- bzw. Kerbbeanspruchungen verknüpft. Hierbei stellt
die numerische Beanspruchungsanalyse z.B. auf Basis der Finite Elemente Methode (FEM)
einen wesentlichen Modul dar. Die im Rahmen der vorliegenden Arbeit entwickelte Methode
der Konzeptkonformen Schweißnahtmodellierung zielt auf die Schaffung von
Handlungssicherheit in diesem Bereich ab. Hiermit lässt sich u.a. der
Ermüdungsfestigkeitsnachweis nachbearbeiteter Schweißverbindungen nach Örtlichem
Konzept empfehlen. Für den speziellen Bereich der nichtnachbearbeiteten Nähte wird eine
neue Verfahrensvariante des Strukturspannungskonzeptes vorgestellt, die bei annehmbarem
Modellierungsaufwand den Aussagegehalt des Nachweises erhöht.
Description
Table of contents
Keywords
design against fatigue, Ermüdungsfestigkeitsnachweis, local approaches, lokale Konzepte, numerical stress and strain analysis, numerische Beanspruchungsermittlung, postweld treatment, Schweißnahtmodellierung, Schweißnahtnachbearbeitung, Schweißverbindungen, weld seam modeling, weld seams