Masterarbeit, Abschlussarbeit

Masterarbeit Schwingfestigkeitsbewertung von Laserstrahl- und Rührreibgeschweissten Verbindungen aus Aluminium

Fraunhofer LBF / 11.7.2018

Aufgabenstellung

Die rechnerische Bewertung von Schweißverbindungen erfolgt im industriellen Umfeld meist auf Basis von linear-elastischen Konzepten, ohne eine dezidierte Betrachtung der verschiedenen Gefüge (Grundmaterial, Wärmeeinflusszone und Schweißgut). Dies beruht auf der Annahme, dass unterschiedliches Gefüge und somit die lokal unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften im Vergleich zur geometrischen Kerbe der Schweißnaht eine untergeordnete Rolle in Bezug auf die Schwingfestigkeit spielt. Bei Hochqualitäts-Schweißnähten, welche sich durch eine geringe geometrische Kerbwirkung auszeichnen, wird hingegen ein Einfluss der lokal unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften erwartet. Grund hierfür ist, dass es zu Beanspruchungserhöhungen infolge des unterschiedlichen Gefüges auch ohne geometrische Kerbe kommt.

Ziel dieser Arbeit ist es, eine Schwingfestigkeitsbewertung für laserstrahl- und rührreibgeschweißte Verbindungen an ausgewählten Probenformen durchzuführen. Dabei soll insbesondere die Treffsicherheit linear-elastischer Konzepte im Vergleich zu elastisch-plastischen Konzepten detailliert betrachtet werden.

Die Arbeitsschritte umfassen:

  • Literaturrecherche zur Schwingfestigkeit von laserstrahl- und rührreibgeschweißten Verbindungen aus Aluminium sowie Aufbereitung existierender Daten
  • Durchführung und Auswertung von Schwingfestigkeitsversuchen an geschweißten Aluminium Proben
  • Durchführung von linear-elastischen und elastisch-plastischen Finite-Element-Berechnungen an ausgewählten Probenformen zur numerischen Bestimmung der lokalen Beanspruchung
  • Anwendung bestehender linear-elastischer sowie elastisch-plastischer Konzepte zur Bewertung der Lebensdauer von Schweißverbindungen
  • Gegenüberstellung der rechnerisch ermittelten Lebensdauer mit den experimentellen Ergebnissen aus den Schwingfestigkeitsversuchen
  • Dokumentation der Ergebnisse

Was Sie mitbringen

Kenntnisse in der Strukturmechanik, FE-Modellierung (Abaqus) sowie Programmierkenntnisse (Matlab, Python) sind von Vorteil, können aber auch im Laufe der Arbeit erworben werden. Das Thema ist für Studierende der Studienrichtungen Maschinenbau, Mechanik und verwandter Fachrichtungen geeignet.