Die rechnerische Auslegung von Schweißnähten basierend auf Kerbspannungen mit Ersatzradien hat sich in den letzten Jahren sowohl in Richtlinien als auch in verschiedener Lebensdauer-Software etabliert. Für Schweißnähte in dickwandigen Stahlblechstrukturen ist der Ersatzkerbradius von 1 mm weit verbreitet. Dieser wurde von Radaj basierend auf der Mikrostützwirkungstheorie von Neuber und einer Worst-Case-Annahme vorgeschlagen. Die Anwendbarkeit dieses Ersatzkerbradius stößt bei Dünnblechbauteilen mit Blechdicken geringer als 3 mm an ihre Grenzen. Weiterhin existieren auch kleinere Ersatzkerbradien (z.B. 0,05 mm) basierend auf der Bruchmechanik eigens für Versagen in Nahtwurzeln, die auch Anwendungen bei Nahtübergangsversagen finden. Die softwaretechnische Umsetzung dieser Methode (z.B. in LMS Virtual.Lab Durability) geschieht mit Hilfe der Submodelltechnik der FE-Methode. Ein Problem, das eng mit der Anwendung kleiner Ersatzkerbradien verbunden ist, ist die unvollständige Berücksichtigung der Stützwirkung, die stark von der Nahtgeometrie abhängt. Dies führt dazu, dass die Schwingfestigkeit in Form von Kerbspannungen für Nahtwurzeln nicht uneingeschränkt auf Nahtübergänge oder Nahtenden übertragbar ist. Der Weg, eine breit anwendbare Methode für die Schweißnahtberechnung zur Verfügung zu stellen, ist die explizite Berücksichtigung der Stützwirkung in Form von Effektivspannungen anstatt der Verwendung von fiktiven Ersatzkerbradien. Eine allgemeine Theorie dafür wurde von G. Zhang entwickelt. Sie wurde mit den Stützziffern für V-Kerben analytisch hergeleitet und auf Schweißnähte angewandt. Vorgestellt wird die Implementierung der Effektivspannungsmethode in LMS Virtual.Lab Durability.. Die Verifikation erfolgt am Beispiel einer Verbundenlenkerachse und durch den Vergleich mit den bestehenden Methoden.
Mathematical calculation of the layout of welded seams based on notch stress with notch radii has become established practice in recent years, both in guidelines (e.g. IIW) and in a variety of service life software. The notch radius of 1 mm is widely used for welded seams in thick-walled sheet steel structures. Radaj suggested this figure as a worst-case assumption based on Neuber's microsupport effect theory. The applicability of this notch radius reaches its limits with sheet components that are thinner than 3 mm. There are also smaller notch radii (e.g. 0.05 mm) based on the continuum mechanics for the fatigue of welded seam roots that can also be applied to weld toe fatigue. The software-related implementation of this method (e.g. in LMS Virtual.Lab Durability) is carried out using the sub-modelling technique of the finite element method. One problem that is closely linked with the application of small notch radii is the failure to take the support effect into account, which is strongly dependent on seam geometry. As a result, the fatigue limit in the form of notch stress for weld roots is not fully transferable to weld transitions or seam ends. Developing a widely applicable method for welded seam calculation involves full consideration of the support effect in the form of effective stress, rather than the use of fictitious notch radii. G. Zhang has developed a general theory for this. It was developed analytically using the notch sensitivity factors for v-notches and applied to weld seams. This current paper presents the implementation of the effective stress method in the software LMS Virtual. Lab Durability. Verification is carried out using the example of a twist beam axle and through comparison with existing methods.
Schweißnahtbewertung mittels der Effektivspannungsmethode am Beispiel einer Verbundlenkerachse
Evaluation of welded seams using the effective stress method based on the example of a torsion beam axle
2012
16 Seiten, 11 Bilder, 1 Tabelle, 13 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Querträger einer Verbundlenkerachse und Verbundlenkerachse
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