Integrale Betrachtung zur Lebensdauerabschätzung von Stumpfnähten im Bereich der Kurzzeitschwingfestigkeit

Aufbauend auf der Einführung einer integralen Betrachtung von Stumpfnähten wird eine Berechnungsmethode zur Lebensdauerabschätzung vom Kurzzeit- in den Zeitfestigkeitsbereich vorgestellt. Die Beschreibung der Schweißnähte durch das zyklisch transiente Verhalten dient der anschließenden Simulation charakteristischer Spannungs-Dehnungs-Verläufe. Die infolge Schädigungsparametern vorgenommene Schadensakkumulation führt zur rechnerischen Lebensdauer.

Die Schwingfestigkeitsbewertung der Schweißverbindungen von Kranstrukturen unter Betriebsbelastungen im Kurzzeitfestigkeitsbereich bis in den Zeitfestigkeitsbereich umfasst die Berücksichtigung des elastisch-plastischen Werkstoffverhaltens, von variablen Lastamplituden und von akzeptablen Rechenzeiten. Vor diesem Hintergrund wurde eine integrale Betrachtung von Stumpfnähten aus höchst- und ultrahochfesten Feinkornbaustählen zur Lebensdauerabschätzung eingeführt, welche die Schweißnaht in ihrer Gesamtheit beschreibt. Die Charakterisierung durch das zyklisch transiente Verhalten beinhaltet sowohl das zyklische transiente Spannungs-Dehnungs-Verhalten als auch die tri-lineare Dehnungswöhlerlinie. Eine ausgeprägte zyklische Entfestigung wird durch einen funktionalen Zusammenhang der Kennwerte der zyklischen Spannungs-Dehnungs-Kurve mit der Schädigung erfasst, um Spannungs-Dehnungs-Verläufe für Stumpfnähte zu simulieren. Die sich mit Hilfe von Schädigungsparametern anschließende Schadensakkumulation führt zur rechnerische Lebensdauer. Die Validierung dieser Abschätzung erfolgt schließlich durch die Gegenüberstellung rechnersicher mit experimentell ermittelten Lebensdauern.