SB_18848LP
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2020<br />
Abschlussbericht<br />
DVS-Forschung<br />
Beanspruchungsreihenfolgeeinfluss<br />
auf<br />
bearbeitungsbedingte<br />
Verfestigungen und<br />
Eigenspannungen und<br />
die Betriebsfestigkeit<br />
nachbehandelter<br />
Kerbdetails
Beanspruchungsreihenfolgeeinfluss<br />
auf<br />
bearbeitungsbedingte<br />
Verfestigungen und<br />
Eigenspannungen und die<br />
Betriebsfestigkeit<br />
nachbehandelter Kerbdetails<br />
Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben<br />
IGF-Nr.: 18.848 N<br />
DVS-Nr.: 09.081<br />
Technische Universität Braunschweig,<br />
Institut für Füge- und Schweißtechnik<br />
Hochschule München,<br />
Fakultät Bauingenieurwesen Labor für<br />
Stahl- und Leichtmetallbau<br />
Förderhinweis:<br />
Das IGF-Vorhaben Nr.: 18.848 / DVS-Nr.: 09.081 der Forschungsvereinigung Schweißen und<br />
verwandte Verfahren e.V. des DVS, Aachener Str. 172, 40223 Düsseldorf, wurde über die AiF<br />
im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)<br />
vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen<br />
Bundestages gefördert.
Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek<br />
Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen<br />
Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind online abrufbar<br />
unter: http://dnb.dnb.de<br />
© 2020 DVS Media GmbH, Düsseldorf<br />
DVS Forschung Band 455<br />
Bestell-Nr.: 170564<br />
I<strong>SB</strong>N: 978-3-96870-454-8<br />
Kontakt:<br />
Forschungsvereinigung Schweißen<br />
und verwandte Verfahren e.V. des DVS<br />
T +49 211 1591-0<br />
F +49 211 1591-200<br />
forschung@dvs-hg.de<br />
Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte, auch die der Übersetzung in andere Sprachen, bleiben<br />
vorbehalten. Ohne schriftliche Genehmigung des Verlages sind Vervielfältigungen, Mikroverfilmungen und die<br />
Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen nicht gestattet.
Schlussbericht 18848 N<br />
Beanspruchungsreihenfolgeeinfluss auf<br />
bearbeitungsbedingte Verfestigungen und<br />
Eigenspannungen und die Betriebsfestigkeit<br />
nachbehandelter Kerbdetails<br />
Technische Universität Braunschweig<br />
Institut für Füge- und Schweißtechnik<br />
Hochschule München<br />
Labor für Stahl- und Leichtmetallbau<br />
Ausgabedatum: 25.11.2021<br />
Paul Diekhoff, M. Sc.<br />
Daniel Löschner, M. Eng.<br />
Richard Schiller, M. Eng.<br />
Prof. Dr.-Ing. Imke Engelhardt<br />
Dr.-Ing. Thomas Nitschke-Pagel<br />
Prof. Dr.-Ing. Klaus Dilger
Gegenüberstellung der durchgeführten Arbeiten und des Ergebnisses<br />
mit den Zielen<br />
Gegenüberstellung der durchgeführten Arbeiten und des Ergebnisses mit den Zielen.<br />
Durchgeführte Arbeiten<br />
nach Projektantrag<br />
AP1<br />
Bewertung und Auswahl<br />
der Kerbdetails<br />
(Quersteife, Längssteife),<br />
Kollektivform<br />
sowie Versuchsabfolge<br />
und Fertigung<br />
der Probekörper<br />
AP2<br />
Ermüdungsversuche<br />
zur Analyse von Reihenfolgeeinflüssen<br />
von Betriebslasten<br />
Ziel nach Projektantrag<br />
Endgültige Festlegung<br />
des Versuchsprogramms<br />
unter<br />
Berücksichtigung<br />
der in der Praxis auftretenden<br />
Anwendungsfälle<br />
in Abstimmung<br />
mit PA sowie<br />
Fertigstellung der<br />
Probekörper<br />
Ermittlung von<br />
Gaßnerlinien unter<br />
Berücksichtigung<br />
von Reihenfolgeeinflüssen<br />
und Analyse<br />
des Einflusses von<br />
Betriebslasten auf<br />
das Rissinitiierungsund<br />
Rissfortschrittsverhalten<br />
mittels<br />
Thermographie<br />
Ergebnis<br />
In Abstimmung mit dem PA<br />
wurde festgelegt, das Kerbdetail<br />
Quersteife zu untersuchen.<br />
Die Probekörper<br />
wurden gefertigt. Das Versuchsprogramm<br />
und die<br />
Versuchsabfolge wurden in<br />
Abstimmung mit dem PA<br />
festgelegt.<br />
Für zwei Stahlgüten (S355<br />
und S700M) wurden jeweils<br />
zwei Kollektive (p(1/3) und<br />
linear) mit je drei verschiedenen<br />
Lastfolgen (random,<br />
high-low, low-high), für den<br />
Zustand „wie geschweißt“<br />
und „HFH-nachbehandelt“<br />
untersucht. Zusätzlich, im<br />
Antrag nicht enthalten, wurden<br />
Referenzwöhlerlinien<br />
für beide Stahlgüten im jeweiligen<br />
Schweißnahtzustand<br />
erzeugt. In Summe<br />
wurden damit 28 Versuchsreihen<br />
durchgeführt.<br />
Der Einfluss der Betriebslasten<br />
auf das Rissinitiierungs-<br />
und Rissfortschrittsverhalten<br />
wurde an Ausgewählten<br />
Probekörpern<br />
durchgeführt.<br />
Status<br />
Ziel erreicht<br />
Ziel erreicht
AP3<br />
Eigenspannungs- und<br />
Verfestigungsanalyse<br />
Ziel ist es, den Ausgangszustand<br />
der<br />
Probekörper hinsichtlich<br />
geometrischer<br />
Imperfektionen<br />
und des Eigenspannungs-<br />
und<br />
Verfestigungszustands<br />
zu analysieren,<br />
sowie Ergebnisse<br />
zum Eigenspannungsabbau<br />
und Verfestigungsabbau<br />
in Abhängigkeit<br />
der Belastungsreihenfolge<br />
aufzuzeigen.<br />
Der Ausgangszustand der<br />
Probekörper wurde analysiert.<br />
Für die unterschiedlichen<br />
Versuchsreihen wurde<br />
an ausgewählten Probekörpern<br />
der Eigenspannungszustand<br />
in Abhängigkeit der<br />
Belastungsreihenfolge mittels<br />
röntgenographischer<br />
Untersuchungen analysiert.<br />
Es wurden zudem Eigenspannungstiefenverläufe<br />
durch schrittweise elektrolytischen<br />
Oberflächenabtrag<br />
und anschließender Eigenspannungsmessungen<br />
durchgeführt.<br />
Ziel erreicht<br />
AP4<br />
Lokale Analyse der<br />
Stabilität durch Randschichtverfestigung<br />
(HF-Hämmern, Strahlen)<br />
eingebrachter Eigenspannungen<br />
und<br />
Verfestigungen in Abhängigkeit<br />
von aufgebrachten<br />
Beanspruchungen<br />
Ziel ist anhand numerischer<br />
Untersuchungen<br />
die lokalen<br />
Beanspruchungen<br />
für die Kerbdetails<br />
und aufgebrachten<br />
Belastungen zu ermitteln,<br />
die lokale<br />
Streckgrenze und<br />
den Einfluss der Reihenfolge<br />
auf die Eigenspannungsstabilität,<br />
das zyklische<br />
lokale Werkstoffverhalten<br />
sowie die<br />
Auswirkungen auf<br />
das Rissinitiierungsund<br />
Rissfortschrittverhalten<br />
zu analysieren.<br />
Aufgrund dessen, dass die<br />
HFH-nachbehandelten Probekörper,<br />
für beide Stahlgüten<br />
S355 und S700M, fast<br />
ausschließlich im Grundmaterial<br />
versagten, konnten<br />
die Untersuchungen und<br />
Analysen des lokalen Werkstoffverhaltens<br />
in der nachbehandelten<br />
Zone der<br />
Schweißnaht nicht herangezogen<br />
werden, um Lastwechselzahlen<br />
für den experimentell<br />
ermittelten Rissausgangsort<br />
zu berechnen.<br />
Dennoch wurden numerische<br />
Untersuchungen und<br />
lokale Analysen durchgeführt,<br />
so dass das lokale<br />
Werkstoffverhalten in der<br />
nachbehandelten Zone beschrieben<br />
werden kann.<br />
Ziel der Beschreibung<br />
des lokalen<br />
Werkstoffverhaltens<br />
ist erreicht.<br />
AP5<br />
Analyse von Scha-<br />
densakkumulations-<br />
Überprüfung der<br />
Reihenfolgeeffekte<br />
und Ermittlung des<br />
Einflusses der HFHnachbehandlung<br />
auf<br />
Mittels linearer Schadensakkumulationsrechnung,<br />
wie sie in den aktuell<br />
geltenden Regelwerken<br />
festgelegt sind, wurden für<br />
Ziel erreicht
hypothesen und Vorschlag<br />
zur Schadensakkumulation<br />
die Ergebnisse der<br />
Schadensakkumulationsrechnung,<br />
sowie<br />
Vorschlag einer<br />
einfachen Schadensakkumulationshypothese<br />
für randschichtverfestigte<br />
Kerbdetails.<br />
alle Versuchsreihen mit variablem<br />
Beanspruchungszeitverlauf<br />
der Reihenfolgeeffekt<br />
und der Effekt der<br />
HFH-nachbehandlung auf<br />
die Schädigungssummen<br />
analysiert.<br />
Für den Zustand der HFHnachbehandlung<br />
wurde ein<br />
Vorschlag zur rechnerischen<br />
Berücksichtigung der<br />
Neigungsänderung von Einstufenbelastung<br />
zu variabler<br />
Belastung vorgeschlagen.<br />
AP6<br />
Erstellung des Abschlussberichts<br />
Aufbereitung der aus<br />
versuchstechnischen<br />
und numerischen<br />
Untersuchungen<br />
gewonnenen Arbeitsergebnisse<br />
und<br />
wissenschaftlichen<br />
Erkenntnisse in einer<br />
für die Praxis<br />
verdichteten Form<br />
Der Abschlussbericht wurde<br />
erstellt.<br />
Ziel erreicht<br />
AP6<br />
Projektkoordination<br />
und PA-Sitzungen<br />
Ziel ist es, aufgrund<br />
der umfänglichen<br />
Versuche und Untersuchungen,<br />
eine<br />
dauerhafte enge<br />
Projektkoordination<br />
mit PA-Sitzungen<br />
und einen Ergebnistransfer<br />
mit Diskussion<br />
in die Wirtschaft<br />
zu gewährleisten.<br />
Es wurden 7 PA-Sitzung mit<br />
reger Beteiligung der PA-<br />
Mitglieder und weiteren Interessenten<br />
aus Wirtschaft<br />
und Forschung durchgeführt.<br />
Die Ergebnisse wurden in<br />
den Gremien der Regelwerksarbeit<br />
vorgestellt und<br />
diskutiert.<br />
Ziel erreicht