Bewertung der Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen mittels der Formänderungsenergiedichte

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Es existieren verschiedene ingenieursmäßige Konzepte zur Bewertung der Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen, die meist auf punktbasierten Ermüdungsparametern und Wöhlerlinien basieren. Diese Konzepte sind jedoch in ihrer allgemeinen Anwendbarkeit eingeschränkt. Das weniger verbreitete Konzept der gemittelten Formänderungsenergiedichte (SED) bietet eine flexible Alternative, da es sich leicht an unterschiedliche Schweißnahtgeometrien anpassen lässt und einen geringen Berechnungsaufwand erfordert. Die Dissertation untersucht kritisch die Annahmen des SED-Konzepts, um Abweichungen in Bewertungen und Versuchsergebnissen zu analysieren. Zunächst wird der numerische Berechnungsfehler ermittelt, wobei eine Konvergenzstudie und verschiedene Softwaretools zum Einsatz kommen. Der Fehler beträgt nur 3% bei der gröbsten Unterteilung. Anschließend werden die Größe des Kontrollvolumens und die SED-Wöhlerlinie durch Versuche an verschiedenen Schweißdetails geprüft. Es zeigt sich, dass die ursprünglichen Wöhlerlinien Zusatzbeanspruchungen aufgrund schweißbedingter Vorverformungen enthalten, was die Größe des Kontrollvolumens beeinflusst. Zudem haben Proben mit künstlichen Kerben eine geringere Schwingfestigkeit als die SED-Entwurfswöhlerlinie angibt. Im letzten Schritt wird das Risswachstum an einem komplexen schiffbaulichen Detail untersucht, wobei lokale Einflüsse das Wachstum verlangsamen, was durch den Ermüdungsparameter nur teilweis