Für die Schwingfestigkeitsauslegung geschweißter Bauteile sind Nachweiskonzepte entwickelt worden, die auf der Ermittlung lokaler Spannungswerte beruhen und damit eine detailliertere Bewertung der Ermüdungsfestigkeit erlauben. Damit können auch im Schienenfahrzeugbau geschweißte Konstruktionen sicherer und zugleich wirtschaftlicher dimensioniert werden. Gleichzeitig entsprechen diese Nachweiskonzepte dem Herangehen moderner Berechnungsverfahren, wie z.B. der Methode der Finiten Elemente, mit denen örtlich vorliegende Beanspruchungsspitzen berechenbar sind. Von den auf lokalen Beanspruchungen beruhenden Nachweisverfahren eignet sich vor allem das Strukturspannungskonzept für den industriellen Einsatz, da es einerseits in einer Reihe von Regelwerken und Empfehlungen zur Schwingfestigkeit enthalten ist und andererseits einen deutlich geringeren Berechnungsaufwand erfordert als der Nachweis auf der Grundlage von Kerbspannungen. Anhand einer Überlappstoßverbindung und einer Schweißverbindung von Strangpressprofilen wurde untersucht, welche Anforderungen bei der FE-Modellbildung zur Bestimmung der maßgebenden Strukturspannungen zu berücksichtigen sind. Im Vergleich mit Versuchsergebnissen sind dabei verschiedene Modellierungsvarianten betrachtet worden, wie Schalen- und Volumenelement-Modelle und der Einsatz der Submodelltechnik. Es hat sich gezeigt, dass mit Schalenelement-Modellen Strukturspannungen in sehr komplex gestalteten Verbindungsbereichen bei Al-Strangpressprofilen nur bedingt genau berechenbar sind. Der Einsatz der Submodelltechnik bietet jedoch die Möglichkeit, nur den kritischen Verbindungsbereich voll 3-dimensional zu vernetzen, die Gesamtstruktur aber mit einem Schalengrobmodell zu berechnen. Dadurch lassen sich mit vertretbarem Berechnungsaufwand die maßgebenden Strukturspannungen mit ausreichender Genauigkeit ermitteln. Abschließend wurde auf Ermüdungsfestigkeitswerte hingewiesen, die für die Anwendung des Strukturspannungskonzeptes in Richtlinien und Empfehlungen zur Schwingfestigkeit geschweißter Bauteile verfügbar sind.
Möglichkeiten der rechnerischen Schwingfestigkeitsanalyse von geschweißten Bauteilen im Schienenbau
2001
7 Seiten, 10 Bilder, 1 Tabelle, 13 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Dauerschwingfestigkeit , Dauerschwingprüfung , Festigkeitsberechnung , Schweißverbindung , Schienenfahrzeug , Nachweis (Dokument) , Dauerfestigkeit , Schweißkonstruktion , Finite-Elemente-Methode , Kerbspannung , Überlappstoß , Überlappnaht (Schweißen) , Strangpressprofil , Modellmethode , Richtlinie
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