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Entwicklung einer Methode zur Abbildung des Tragslastverhaltens geschweißter Komponenten unter Anwendung schädigungsmechanischer Simulationsmodelle

Sowohl die Eindämmung des globalen Klimawandels als auch der nachhaltige Einsatz natürlicher Ressourcen stellen zwei zentrale Herausforderungen der heutigen Zeit dar. Aus Sicht der Werkstofftechnik bietet der Einsatz höherfester Baustähle einen geeigneten Lösungsansatz für beide Problemstellungen. Durch die erhöhte Festigkeit dieser Stähle und einer damit einhergehenden möglichen Reduktion von Querschnitten können Rohstoffe sowie CO2-Emissionen eingespart werden. Weiterhin bietet der Einsatz dieser Werkstoffklasse neben ökologischen Aspekten auch ökonomische Vorteile im Bezug auf Fertigungskosten sowie Kosten der weiteren Verarbeitung, insbesondere beim Schweißen. Mithilfe von schädigungsmechanischen Simulationsmodellen konnte in der Vergangenheit bereits das…

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Sowohl die Eindämmung des globalen Klimawandels als auch der nachhaltige Einsatz natürlicher Ressourcen stellen zwei zentrale Herausforderungen der heutigen Zeit dar. Aus Sicht der Werkstofftechnik bietet der Einsatz höherfester Baustähle einen geeigneten Lösungsansatz für beide Problemstellungen. Durch die erhöhte Festigkeit dieser Stähle und einer damit einhergehenden möglichen Reduktion von Querschnitten können Rohstoffe sowie CO2-Emissionen eingespart werden. Weiterhin bietet der Einsatz dieser Werkstoffklasse neben ökologischen Aspekten auch ökonomische Vorteile im Bezug auf Fertigungskosten sowie Kosten der weiteren Verarbeitung, insbesondere beim Schweißen. Mithilfe von schädigungsmechanischen Simulationsmodellen konnte in der Vergangenheit bereits das Materialverhalten ungeschweißter Komponenten realitätsnah abgebildet werden. Für die Übertragung auf geschweißte Komponenten wurde eine Methode entwickelt, mit der das Zusammenwirken von Schweißgut, Wärmeeinflusszone sowie Grundwerkstoff und somit das Traglastverhalten von Schweißverbindungen dargestellt werden kann. Hierbei wurde auf das modifizierte Bai-Wierzbicki Modell zurückgegriffen, welches für den wasservergüteten Baustahl S690QL durch ein umfassendes Versuchs- und Simulationsprogramm kalibriert wurde. Weiterhin wurde ein Verfahren angewandt, welches das Gefüge kritischer Bereiche der Schweißverbindung in relevanten Volumina reproduziert, sodass anschließend Proben für die Charakterisierung des mechanischen Verhaltens entnommen werden können. Die Eingangsgrößen für dieses Verfahren stammen dabei aus der simulativen Abbildung des realen Schweißprozesses. Mithilfe von Querzugversuchen wurde zudem das Traglastverhalten geschweißter Proben charakterisiert.

Reference
BR-2023-027

Title
Entwicklung einer Methode zur Abbildung des Tragslastverhaltens geschweißter Komponenten unter Anwendung schädigungsmechanischer Simulationsmodelle
Author(s)
C. Häffner, D. Lenz, F. Eyben, M. Könemann, M. Feldmann, S. Münstermann
DOI
10.48447/BR-2023-027
Event
55th Conference of the Working Group on Fracture Mechanics and Structural Safety
Year of publication
2023
Publication type
conference paper (PDF)
Language
German
Keywords
Schädigungsmechanik,Schweißverbindungen,Bauteilsicherheit,Schweißprozess,Tragverhalten