Eigenspannungsabbau in Schweißverbindungen aus hochfesten Stählen unter mehrachsiger Beanspruchung

• Antragsteller: Dr.-Ing. Majid Farajian
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 193718951

Trotz allgemein gesicherter Kenntnisse über die Bedeutung von Eigenspannungen für die strukturelle Sicherheit von Bauteilen bestehen hinsichtlich der Bedeutung von Eigenspannungen bei Schweiß-konstruktionen nach wie vor große Unklarheiten. Diese basieren primär auf mangelnden Kenntnissen über deren Verhalten während der drei Phasen der Ermüdung, d.h. anrissfreie, Rissbildungs- und Rissfortschrittsphase. Hierbei ist vor allem der Zusammenhang zwischen Ausgangshöhe der Eigen-spannungen, den Werkstoffeigenschaften und dem resultierenden Relaxationsverhalten mehrachsiger Eigenspannungen bei mehrachsigen Beanspruchungen ungeklärt, so dass bisher keine eindeutigen Validierungsmodelle existieren. Zur Bedeutung der Mikroeigenspannungen für das Ermüdungsverhal-ten liegen bei Schweißverbindungen bislang gar keine Kenntnisse vor. Das Ziel des beantragten Pro-jektes ist, die Zusammenhänge zwischen Werkstoffzustand, Schweißnahtgestalt und Ausgangseigen-spannungen bei zweiachsiger quasistatischer und zyklischer Beanspruchung zu klären. Dabei soll der Eigenspannungsabbau unter den beschriebenen Bedingungen quantitativ untersucht und daraus die Wirksamkeit der Eigenspannungen für die Schwingfestigkeit aufgezeigt werden. Insbesondere soll dabei auch die Veränderung und Bedeutung der Mikroeigenspannungen erstmals systematisch untersucht werden. Das praktische Ziel ist schließlich, durch die Untersuchungen die Integration realer Schweißeigenspannungsfelder quantitativ in ingenieurmäßige Design-Codes und Regelwerke. Zu diesem Zwecke wird das Relaxationsverhalten von makroskopischen und mikroskopischen Schweißeigenspannungen an zylindrischen Stumpf- und Kehlnahtproben unter Zug-Druck-, Torsions- und kombinierter Zug-Druck-/Torsionsbeanspruchung (phasengleich und phasenverschoben) syste-matisch untersucht. Die Untersuchungen erfolgen an Stählen, die bei schwingbeanspruchten Konstruktionen bereits weit verbreitet (S355N) sind bzw. künftig verstärkt eingesetzt werden sollen (S690QL).

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen