Modellierung von Schweißnähten zum Nachweis der Ermüdungsfestigkeit mit dem örtlichen Konzept

In den hier vorgestellten Untersuchungen wurde das örtliche Konzept, das in der Ausprägung der Richtlinie „Nichtlinear“ vom Forschungskuratorium Maschinenbau (FKM) bisher nur für nicht geschweißte Bauteile anwendbar ist, so angepasst, dass der Nachweis der Ermüdungsfestigkeit von geschweißten Bauteilen ermöglicht wird. Hierzu wurden zum einen Abschätzungen der zyklischen Werkstoffkennwerte und der Schädigungsparameterwöhlerlinien aus der Vickershärte und zum anderen die Berücksichtigung von lokalen Gefügeeigenschaften in der Schweißnaht implementiert. Die Berechnungsalgorithmen wurden anhand von eigens dafür durchgeführten Versuchen sowie Versuchsreihen aus der Literatur validiert. Durch numerische Schweißprozesssimulationen wurde die Möglichkeit einer rechnerischen Ermittlung der Härteverteilung in der Schweißnaht überprüft sowie der Einfluss von Schweißeigenspannungen auf die Ermüdungsfestigkeit bewertet. Mit weiteren numerischen Analysen wurden verschiedene Modellierungsansätze für Schweißnähte untersucht und Empfehlungen für mögliche Vereinfachungen abgeleitet. Die entwickelten Bewertungsmethoden können für eine sichere Auslegung von geschweißten Bauteilen in einem breiten Lebensdauerbereich, inklusive des Kurzzeitfestigkeitsbereichs, angewendet werden.