Auslegung und Bewertung von Schweißverbindungen aus Sicht der Betriebsfestigkeit
Warum sollte man besonders Schweißverbindungen auf ihre Haltbarkeit untersuchen und welche Methoden stehen zur Verfügung?
Numerische Untersuchungen werden zukünftig eine immer wichtigere Rolle in der Beurteilung und Auslegung von Bauteilen und Strukturen einnehmen. Im Bereich der Schweißnahtverbindungen werden verstärkt auf lokalen Konzepten beruhende Methoden entwickelt, um die auftretenden Beanspruchungen und teils mehraxialen Spannungszustände im Hinblick auf eine betriebsfeste Auslegung besser beurteilen zu können.
Die Rissinitiierung bei geschweißten Bauteilen erfolgt überwiegend an der Schweißverbindung. Dies wird durch Temperaturen verursacht, die während des Fügeprozesses entstehen und Gefügeänderungen in der Wärmeeinflusszone bewirken. Daraus resultieren Kerbwirkungen, welche die Beanspruchbarkeit der Verbindung reduzieren. Derzeit werden wegen mangelnder Kenntnisse in diesem Bereich Schweißverbindungen häufig überdimensioniert.
Im Bereich der Schweißpunkte werden aktuell Methoden angewendet, die auf den Kräften oder den Spannungen im Schweißpunktmodell beruhen. Ein übliches Verfahren ist das am Fraunhofer-Institut LBF von Prof. Dr. Rupp entwickelte Schweißpunktmodell, bei dem die Kräfte und Momente eines Balken-Elementes für die Betriebsfestigkeitsberechnung verwendet werden.
Schweißnähte werden derzeit in kommerziellen Programmen anhand von hinterlegten, detaillierten Ersatzmodellen beurteilt. Dazu geht man vom groben Gesamtmodell aus und an den Schnittstellen zur Schweißnaht werden die Kräfte und Momente an das Detailmodell übergeben.
Die Rissinitiierung bei geschweißten Bauteilen erfolgt überwiegend an der Schweißverbindung. Dies wird durch Temperaturen verursacht, die während des Fügeprozesses entstehen und Gefügeänderungen in der Wärmeeinflusszone bewirken. Daraus resultieren Kerbwirkungen, welche die Beanspruchbarkeit der Verbindung reduzieren. Derzeit werden wegen mangelnder Kenntnisse in diesem Bereich Schweißverbindungen häufig überdimensioniert.
Im Bereich der Schweißpunkte werden aktuell Methoden angewendet, die auf den Kräften oder den Spannungen im Schweißpunktmodell beruhen. Ein übliches Verfahren ist das am Fraunhofer-Institut LBF von Prof. Dr. Rupp entwickelte Schweißpunktmodell, bei dem die Kräfte und Momente eines Balken-Elementes für die Betriebsfestigkeitsberechnung verwendet werden.
Schweißnähte werden derzeit in kommerziellen Programmen anhand von hinterlegten, detaillierten Ersatzmodellen beurteilt. Dazu geht man vom groben Gesamtmodell aus und an den Schnittstellen zur Schweißnaht werden die Kräfte und Momente an das Detailmodell übergeben.
Schweißnahtmodellierung (links) und Schweißpunktmodellierung (rechts)
Welche Schwerpunkte untersuchen wir im Bereich der Schweißverbindungen?
Gegenwärtig werden im LBF Modellierungsvorschriften für geschweißte Dünnblechverbindungen entwickelt. Diese basieren auf einer an geometrisch einfachen Proben bestimmten Schweißnahtbeanspruchbarkeit, die in Form einer Masterwöhlerlinie eine betriebsfeste Auslegung ermöglicht. Die Schwerpunkte dieser Untersuchungen sind:
- Rechnerische Beurteilung von Überlasten
- Ertragbare Beanspruchungen von Schweißnahtenden
- Höher- und hochfeste Werkstoffe
- Einflüsse unterschiedlicher Schweißverfahren und Materialkombinationen
- Modellbildung und Beurteilung von Schweißverbindungen und Konstruktionen bzgl. der Betriebsfestigkeit
- Einfluss von mehraxialen Spannungszuständen
Was bieten wir unseren Kunden im Bereich der Schweißverbindungen?
Wir liefern Ihnen eine umfangreiche Beurteilung von Schweißverbindungen bezüglich der Beriebsfestigkeit und Lebensdauer. Dazu bieten wir Ihnen:
- Analysen und Bewertungen von geschweißten Baugruppen
- Ableitung von Modellierungsvorschriften für unterschiedliche Schweißverfahren, Schweißnahtgeometrien, Materialkombinationen und Materialstärken
- Ermittelung des örtlichen Spannungszustandes mit Hilfe der FEM: Abaqus, MSC Patran/Nastran, Ansys,
- Betriebsfestigkeitsrechungen mit LMS Falancs, LMS Virtual.Lab Durability
- das Leichtbaupotenzial ausschöpfen,
- Prototypen einsparen,
- kosten- und zeitintensive Iterationen zwischen Konstruktion und Versuch einsparen und
- im Allgemeinen einen effizienteren Produkt-Entwicklungsprozess realisieren.
Ansprechpartner
Dipl.-Ing. Klaus Störzel
+49 6151 705-273
+49 6151 705-273
Referenzen & Projekte
© Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF • Impressum
RSS
Fraunhofer LBF auf Facebook
Seite empfehlen
Kontakt
Sitemap
Seite drucken