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Experimentelle und simulative Schwingfestigkeitsuntersuchungen von geschweißten Kupferverbindungen basierend auf der...

Die Erfassung und Bewertung der Bauteillebensdauer in elektrischen Antriebssystemen wird durch die neuerdings eingesetzten Werkstoffe und Materialzusammensetzungen deutlich erschwert. Besonders kritisch sind hierbei elektrische Subkomponenten zu bewerten, welche Schweißverbindungen aus hochreinem Kupfer aufweisen. Aufgrund der starken Kopplung zwischen Beanspruchung und Beanspruchbarkeit sowie den neuartigen Werkstoffeigenschaften können etablierte Methoden der Schweißnaht-Festigkeitsanalyse nicht uneingeschränkt angewandt werden. Es soll demnach ein angepasstes Vorgehen zur Bewertung der Ermüdungseigenschaften dieser Verbindungsstellen mit dem Ziel eines rechnerischen Lebensdauernachweises unter hochfrequenten Vibrationsbelastungen im VHCF-Bereich erarbeitet werden.

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Die Erfassung und Bewertung der Bauteillebensdauer in elektrischen Antriebssystemen wird durch die neuerdings eingesetzten Werkstoffe und Materialzusammensetzungen deutlich erschwert. Besonders kritisch sind hierbei elektrische Subkomponenten zu bewerten, welche Schweißverbindungen aus hochreinem Kupfer aufweisen. Aufgrund der starken Kopplung zwischen Beanspruchung und Beanspruchbarkeit sowie den neuartigen Werkstoffeigenschaften können etablierte Methoden der Schweißnaht-Festigkeitsanalyse nicht uneingeschränkt angewandt werden. Es soll demnach ein angepasstes Vorgehen zur Bewertung der Ermüdungseigenschaften dieser Verbindungsstellen mit dem Ziel eines rechnerischen Lebensdauernachweises unter hochfrequenten Vibrationsbelastungen im VHCF-Bereich erarbeitet werden.

Ziel des Vortrags ist die Vorstellung der komplexen Eigenschaften der speziellen Schweißstelle und die dieser immanenten Ermüdungseigenschaften. Dies soll mithilfe eines variablen Testprogramms von Ermüdungsversuchen hinsichtlich Stoßarten sowie Ausgangszuständen zunächst experimentell betrachtet werden. Die Übertragbarkeit der im Folgenden simulativ ermittelten Beanspruchbarkeit zwischen verschiedenen Schweißverbindungen ist u.a. abhängig von der speziellen Modellierung der jeweiligen Schweißverbindung. In Anlehnung an vorherige Untersuchungen bezüglich der Ermüdungseigenschaften geschweißter Verbindungen aus klassischen Konstruktionswerkstoffen wird hier der geometrische Einfluss der Schweißverbindung auf die Lebensdauereigenschaften direkt bei der Modellierung anhand von hochaufgelösten Oberflächenscans berücksichtigt (siehe hierzu auch Abbildung 1). Zusammen mit weiteren Einflussfaktoren soll dieses Vorgehen auf ein in sich geschlossenes Bewertungskonzept führen.

Reference
BF-2023-130

Title
Experimentelle und simulative Schwingfestigkeitsuntersuchungen von geschweißten Kupferverbindungen basierend auf der Realgeometrie
Author(s)
M. Lauf, S. Pruy, S. Kiesner
DOI
10.48447/BF-2023-130
Event
DVM-Arbeitskreis Betriebsfestigkeit 49. Tagung 2023
Year of publication
2023
Publication type
conference paper (PDF)
Language
German
Keywords
Vibration Fatigue,Digital Twin,FEM-Simulation,Welded Copper