Erforschung der von Drahtkontaktstellen ausgehenden Schädigung und deren Einflussnahme auf die Sicherheit bei laufenden hochfesten Seilen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Robert Schulz
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 454015252

Das beantragte Forschungsvorhaben hat zum Ziel, zur Klärung des Versagenshergangs bei dynamisch belasteten (laufenden) Drahtseilen mit unterschiedlichen statischen Drahtfestigkeiten beizutragen, unter besonderer Berücksichtigung des Einflusses von Drahtkontaktstellen und Pressellipsen. Aktuell wird in der Seiltechnik für laufende Seile die Seilspannung im Vergleich mit der Nennfestigkeit als maßgeblich für das Ermüdungsverhalten betrachtet. Das führt zu einer fehlerhaften Abschätzung der Lebensdauer insbesondere bei hochfesten Seilen, das zeigt die Literatur und die dargelegten Ergebnisse der eigenen Voruntersuchungen. Die derzeitige Prognose, dass höhere Drahtfestigkeiten zu einer erhöhten Seillebensdauer führen, ist falsch; tatsächlich reduziert sich die Lebensdauer! Dieser Widerspruch in der Abschätzung der Lebensdauer wird in der bisherigen Vernachlässigung des unterschiedlichen Verformungsvermögens der verschieden fester Drähte vermutet.In Voruntersuchungen konnte für den einzelenen Seildraht gezeigt werden, dass eine dehnungsbasierte Betrachtung der Lebensdauer das existierende Problem lösen und eine verlässliche, sicherheitstechnische Auslegung bieten kann. Abgeleitet aus den Vorversuchen nehemen wir an, dass auch Seilversagen durch das Überschreiten einer kritischen Dehnung in den Seildrähten verursacht wird.Im beantragten Forschungsvorhaben soll eine für die Seiltechnik neuartige Methode zur Bestimmung der Schadensentstehung und des Seilversagens entwickelt werden. Für die Methodenentwicklung soll der in angrenzenden Wissenschaften bereits geführte Ansatz dienen, dass Bauteilversagen durch eine maximal ertragbare plastische Verformung begrenzt ist. Das heißt, die im Bauteilbetrieb akkumulierte plastische Dehnung, inklusive vorangegangener Verformungen, bestimmen die Schadensentwicklung und schließlich die Lebensdauer. Der Lösungsansatz des geplanten Forschungsvorhabens ist, dass sich Hinweise auf die Lebensdauer von unterschiedlich festen Seilen aus deren relativen Spannungs-Verformungskurven im Zugversuch bis Bruch ergeben. Es soll der Nachweis über den Einfluss der plastischen Verformung von Drähten unterschiedlicher Festigkeit auf die Lebensdauer eines daraus hergestellten Seils erbracht werden. Besonderes Augenmerk gilt der Entstehung und Auswirkung von Kontaktstellen und Pressellipsen auf das Ermüdungsverhalten von Seilen. Dieser neuartige Forschungsansatz soll erforscht und validiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Karl-Heinz Wehking