Experimentelle und analytisch-numerische Untersuchungen zur Vorhersage der Lebensdauer niederzyklisch beanspruchter Schweißnähte

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Horst-Artur Crostack
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung von 2001 bis 2006
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5312722

Ziel des interdisziplinären Forschungsprojektes ist eine Modellentwicklung zur rechnerischen Lebensdauervorhersage niederzyklisch beanspruchter Schweißverbindungen hoher fertigungstechnischer Qualität unter Berücksichtigung der realen Beanspruchungen und des Ermüdungsschädigungsprozesses einschließlich der auf dem Rissschließverhalten beruhenden Reihenfolgeeffekte. Das modulare Konzept der örtlichen Beanspruchungen (Kerbgrundkonzept) ist so zu modifizieren, dass eine Lebensdauervorhersage unter Berücksichtigung von Schadensakkumulationseffekten und basierend auf sicherheitstechnisch begründeten Versagenskriterien bei mehrachsig proportionaler Beanspruchung ermöglicht wird. Die Ermittlung der örtlichen Kerbbeanspruchungen unter Berücksichtigung der Feinform der Schweißnaht erfolgt dabei mittels Finite-Elemente- und Randintegralmethode (FEM und BEM) unter Berücksichtigung des nichtlinearen Materialverhaltens. Vorgesehen ist des Weiteren die Simulation des Rissfortschritts. Zur Kontrolle der Simulationsergebnisse sind statistisch abgesicherte Experimente mit dehnungsgeregelter Belastung an geschweißten Bauteil- und Standardproben und die Erfassung der Risslänge sowie des Verformungs- und Eigenspannungszustands einzubeziehen. Die kontinuierliche Überwachung des Schädigungszustands soll mittels Potentialsondenverfahren erfolgen. Für die diskontinuierliche Überwachung an der eingespannten Probe sind die Lichtmikroskopie und das Replicaverfahren vorgesehen. Zur Ermittlung lokaler Eigenspannungszustände wird von der Diffraktometrie Gebrauch gemacht. Das Thema schließt eine Lücke in der Fatigue-Forschung. Der Erkenntnisgewinn könnte eine Reserve bei Schweißnähten in Hochleistungsaggregaten kalkulierbar gestalten und Online-Überwachungen präzisieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr.-Ing. Eckart Weiß