Modellierung von Schweißnähten zum Nachweis der Ermüdungsfestigkeit mit dem Örtlichen Konzept

Finanzierung: Aif über die Forschungsvereinigung des  Deutscher Verbands für Schweißen und verwandte Verfahren e.V. (DVS)

Laufzeit: 01.03.2018 bis 31.08.2020

In dem, von der Aif geförderten Kooperationsprojekt von DVS und FKM soll die derzeit entstehende FKM-Richtlinie Nichtlinear auf geschweißte Bauteile übertragbar gemacht werden.

Der rechnerische Ermüdungsfestigkeitsnachweis von Schweißnähten ist im regulierten bzw. im durch Richtlinien (IIW-Empfehlungen, FKM-Richtlinie) abgedeckten Bereich auf die Auslegung im Zeit- und Dauerfestigkeitsbereich beschränkt. Im Kurzzeitfestigkeitsbereich können die plastischen Verformungsanteile nicht vernachlässigt werden und der Nachweis mit elastizitätstheoretisch angenommenem Werkstoffverhalten kann nicht mehr mit ausreichender Treffsicherheit durchgeführt werden. Durch diese Begrenzung werden allerdings nicht nur Fälle mit sehr kurzen geforderten Lebensdauern von der rechnerischen Auslegung ausgeschlossen, sondern ebenfalls Konstruktionsdetails, die hauptsächlich mit Lasten im Zeit- oder im Dauerfestigkeitsbereich beansprucht werden, wenn die Beanspruchungskollektive wenige Schwingspiele mit großen Amplituden, beispielsweise aus Sonderereignissen oder der Montage, aufweisen.

Für die Auslegung von nichtgeschweißten Bauteilen entsteht daher zurzeit die FKM-Richtlinie Nichtlinear, mit der sich rechnerische Ermüdungsfestigkeitsnachweise in allen Lebensdauerbereichen (inklusive LCF-Bereich) erbringen lassen. Das, als Grundlage für diese Richtlinie, dienende Kerbgrunddehnungskonzept lässt sich auch auf Schweißnähte anwenden, daher soll in diesem Forschungsprojekt die Übertragbarkeit der Algorithmen der FKM-Richtlinie Nichtlinear auf Schweißverbindungen überprüft werden. Dabei soll eine Strategie entwickelt werden, mit der sich Schweißnähte mit möglichst wenig Aufwand als FE-Modell nachbilden und mit den örtlichen Werkstoffeigenschaften versehen lassen, um die örtlichen Beanspruchungen als Eingabedaten für die Berechnung ermitteln zu können. Außerdem soll das in der FKM-Richtlinie Nichtlinear enthaltene Sicherheitskonzept auf Schweißnähte angepasst werden. Bei der Modellierung und Parametrisierung von Schweißnähten soll zusätzlich auch das Potenzial von Schweißsimulationen untersucht werden.