Forschungsprojekt Schaffung konsolidierter und ingenieurtechnisch anwendbarer Verfahren zur Ermüdungsbewertung nicht nachbearbeiteter und nachbearbeiteter Schweißverbindungen im LCF-Bereich

Projektbezeichnung Schaffung konsolidierter und ingenieurtechnisch anwendbarer Verfahren zur Ermüdungsbewertung nicht nachbearbeiteter und nachbearbeiteter Schweißverbindungen im LCF-Bereich
Koordinator TU Darmstadt, Fachgebiet Werkstoffmechanik (IFSW)
Projektpartner
  • Labor für Mathematik und Technische Mechanik (IMB) der Hochschule München
Laufzeit 01.04.2019 – 31.03.2022
Fördergeber
  • BMWi/AiF – Bundesministerium für Wirtschaft und Energie / Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen
  • Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e. V.
Projektinhalt Schweißen stellt eine der wichtigsten Fügetechniken für Strukturen aus metallischen Werkstoffen dar. Nahezu alle Produktsparten des Maschinenbaus, des Stahl- und Kranbaus, des Fahrzeugbaus, des Druckgerätebaus, der Windenergietechnik, etc. nutzen diese Fügtechnik in erheblichem Maße. Gegenstand dieses Forschungsprojekts ist die Untersuchung der Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen bei niederzyklischer Ermüdung.
Hierfür soll zunächst anhand von zwei sehr unterschiedlichen Werkstoffen X6CrNiTi18-10 sowie S960M an geschweißten Stumpf- und T-Stößen mit zwei unterschiedlichen Wandstärken/Nahtdicken die dafür notwendige experimentelle Basis geschaffen werden (Abbildung 1), um darauf aufbauend im Projekt rechnerische Konzepte untersuchen und weiterentwickeln zu können. Ziel des Vorhabens ist es, verbesserte Lebensdauerkonzepte für Schweißverbindungen aus dem autenitischen Stahlwerkstoff X6CrNiTi18-10 (1.4541) sowie dem hochfesten Baustahl S960M für rein niederzyklische Beanspruchungen unter konstanten Amplituden und plastischer Deformation zu entwickeln und anhand von experimentellen Ergebnissen zu validieren. Hierbei wird sowohl auf lokale, werkstoffbasierte Konzepte als auch vereinfachende Korrekturfunktionen für etablierte spannungsbasierte Konzepte (Nenn-, Struktur-, Kerbspannungskonzepte)zurückgegriffen.
Mit einer verbesserten Prognosefähigkeit im rein niederzyklischen Bereich erhofft man sich eine Basis zu schaffen, um damit zukünftig auch die Lebensdauer von Strukturen mit Belastungsspektren, die sowohl im nieder- als auch hochzyklischen Spektrum liegen, besser prognostizieren zu können. Dieses Ziel hilft dabei, die Bauteilzuverlässigkeit zu verbessern, dadurch Produktrisiken unterschiedlichster Branchen zu minimieren und ressourcenschonender auszulegen. Da Produktentwicklung im Fahrzeug-, Maschinen- und Anlagenbau vermehrt von Unternehmen der Zuliefererketten geleistet werden (Ingenieurbüros, Entwicklerfirmen) sind die Ergebnisse besonders für KMU relevant.
Abbildung 1: Versuchsstand mit T-Stoß und zugehörigem Simulationsergebnis