Kranstrukturen aus hochfesten Stählen

Im AiF-Forschungsvorhaben 17102N der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V . werden zusammen mit dem Fachgebiet SzM der TU Darmstadt und dem Karlsruher Institut für Technologie KIT Schweißverbindungen hochfester Feinkornstähle auf ihre Betriebsfestigkeit im Low Cycle Fatigue – Bereich untersucht. Neben der Entwicklung einer Bemessungsmethode für den LCF-Bereich auf Basis örtlicher Beanspruchungen steht die Berücksichtigung realer Beanspruchungszeitfunktionen im Fokus.

© Liebherr

Liebherr-Mobilkran LTM 1055-3.2 – Referenzkrantyp zur Datenerfassung

Abb. 1: Betriebsbeanspruchungskollektive bei unterschiedlichen Lastfolgen

Abb. 2: Normierte Beanspruchungskollektive

Bemessungsmethode auf Basis kranbautypischer Beanspruchungskollektive.

Die Ermittlung tatsächlicher, auf die Werkstoffe und deren Schweißverbindungen wirkender, Beanspruchungen ist mit einer intensiven Aufbereitung der mittels Datenlogger aufgezeichneten Kranlasten verbunden. Die im Rahmen dieses Projektes durch den Kranhersteller Liebherr-Werk Ehingen
ermittelten und ausgewerteten Beanspruchungszeitfunktionen hochbeanspruchter Stellen, z. B. eines Verbolzungstellers am Teleskopausleger eines Obergurtes, wurden zur weiteren Analyse und Ableitung einer einheitlichen, prüfgerechten Beanspruchungszeitfunktion für die Kennwertermittlung von der Firma Liebherr zur Verfügung gestellt.

Zur Ableitung einer kranbautypischen Beanspruchungszeitfunktion sind die Messwerte der einzelnen Messkampagnen (Abb. 1) sowohl auf ihre maximale Beanspruchung Ŝ als auch auf den Kollektivumfang H0 normiert worden. Daraus ergibt sich eine Schar realer Beanspruchungskollektive, welche für die Generierung eines Einheitskollektivs dienen. Der Vergleich mit synthetischen Kollektiven (Abb. 2) zeigt, dass für eine Verallgemeinerung die Annahme einer Gaußverteilung der Beanspruchungsamplituden, unter Vernachlässigung kleiner Amplituden, zutreffend ist. Wird für den Kranbetrieb eine Auslegungslebensdauer von 50000 Schwingspielen (Hebungen) angenommen, innerhalb derer die maximal zulässige Last 250 mal angehoben wird, so ergibt sich für die angepasste Teilfolge ein Umfang von H0 = 200 Schwingspielen. Für die Durchführung der Schwingfestigkeitsversuche mit
veränderlichen Amplituden wird die abgeleitete Teilfolge verwendet. Die für die Versuche vorgesehenen und zur Entwicklung der numerischen Bemessungsmethode gewählten Probenformen erstrecken sich über die kranbautypischen Kerbdetails von einfachen Blechstumpfstößen über kehlnahtgeschweißte Quersteifen bis hin zu bauteilähnlichen Rohrverbindungen.