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Einfluss von Schweißeigenspannungen auf die Bruchzähigkeit von Rohrverbindungen

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Beschreibung

Dieser Beitrag befasst sich mit der Auswirkung von Schweißeigenspannungen (SES) auf die Spannungsmehrachsigkeit (Constraint) an der Rissspitze und deren Einfluss auf die Bruchzähigkeit für geschweißte Rohrverbindungen. Es werden Finite-Elemente-Analysen (FEA) durchgeführt, um die SES für zwei verschiedene Rohr- und Schweißnahtgeometrien abzuleiten, gefolgt von Simulationen einer Überlagerung des SES-Feldes mit mechanischer Beanspruchung bei Vorhandensein eines umlaufenden Risses im Schweißnahtbereich. Anschließend werden elastische und elastisch-plastische Rissspitzenparameter wie das J-Integral, der T-Stress und der Q-Faktor ausgewertet, während die Versagenslast mit Hilfe des Beremin-Modells abgeschätzt wird. Die Ergebnisse zeigen, dass je nach Risstiefe und Biaxialität des SES-Feldes die Versagenswahrscheinlichkeit eines geschweißten Bauteils höher sein kann als bei einer C(T)-Standardprobe bei gleicher Rissspitzenbeanspruchung bzw. bei gleicher Höhe des J-Integrals. Dies bedeutet, dass eine nichtkonservative Versagensbewertung für geschweißte Bauteile möglich ist, bei Anwendung einer an Standardproben ermittelten Bruchzähigkeit, die Repräsentativ für einen hohen Constraint sind. Um in solchen Fällen eine unsichere Bewertung zu vermeiden, sollte die Bruchzähigkeit des Bauteils unter Berücksichtigung eines geeigneten Constraint-Parameters ermittelt werden. Es wird gezeigt, dass dies mit Hilfe einer Korrelation zwischen der Bruchzähigkeit und dem Q-Faktor erreicht werden kann, während der T-Stress nicht allgemein anwendbar ist, da dieser die Dehnungsbehinderung parallel zur Rissspitze (out-of-plane Constraint) nicht berücksichtigt.

Artikelnummer: BR-2024-374

Titel: Einfluss von Schweißeigenspannungen auf die Bruchzähigkeit von Rohrverbindungen
Autor(en): F. Dittmann, M. Moattari, I. Varfolomeev
DOI: 10.48447/BR-2024-374
Veranstaltung: 56. Tagung des DVM-Arbeitskreises Bruchmechanik und Bauteilsicherheit – Tagung 2024
Jahr der Veröffentlichung: 2024
Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)
Sprache: Deutsch
Stichwörter: Spannungsmehrachsigkeit,Fehlerbewertung,Beremin-Modell,Schweißeigenspannungen

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Nummerischen Untersuchung des Risswachstums in bauteilnahen Winkelstrukturen

Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)

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Publikationsart: Berichtsband (PDF)

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Additiv gefertigter Edelstahl 316L: Charakterisierung des Schädigungs- und Versagensverhalten mittels biaxialer Experimente

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Deep-Learning Basierte Bestimmung Lokaler Mikrostrukturparameter an Duktilem Gusseisen

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Festlegung von Inspektionsintervallen für die zerstörungsfreie Prüfung von Radsatzwellen mit bruchmechanischen Bewertungsmethoden

Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)

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Über die Retardationswirkung lokaler Rissverzweigungen in Ermüdungsrissen bei unterschiedlichen R-Verhältnissen

Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)

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Numerische und experimentelle Bestimmung von Eigenspannungen in Getrieben

Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)

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Untersuchung eines örtlichen Messkonzepts zur Beschreibung des Ermüdungsverhaltens gewebeverstärkter Faser-Kunststoff-Verbunde

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Simulation der Rissspitzenbeanspruchung beim Druckanschwingen im Rahmen von Schwellenwertversuchen am Werkstoff Inconel 718

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