Bedeutung von Eigenspannungsabbau und mikrostrukturellen Veränderungen für die Lebensdauervorhersage schwingbeanspruchter Schweißverbindungen
-
C. Lachmann
Abstract
Mit Hilfe der hier vorgestellten Untersuchungen soll die Lebensdauervorhersage für Schweißverbindungen in Bauteilen durch die Erfassung ermüdungsrelevanter Werkstoffveränderungen verbessert werden. Der in den unterschiedlichen Schweißnahtbereichen von Proben und Großbauteilen sowie in Schweißsimulationsproben röntgenographisch festgestellte Eigenspannungsabbau und stattfindende mikrostrukturelle Werkstoffveränderungen lassen sich last-, gefüge- und schwingspielzahlabhängig einordnen. Die Einbeziehung örtlicher Spannungsspitzen in die Berechnung von Vergleichsspannungen und eine Erweiterung des Modellansatzes nach Bergström ermöglichen eine schlüssige Bewertung des mehrachsig stattfindenden Eigenspannungsabbaus im Schweißnahtbereich. Mittels einer Vielparameter-Regressionsanalyse mikromagnetisch gemessener Kenngrößenverläufe können ermüdungsbedingte Werkstoffveränderungen der Restlebensdauer zugeordnet werden. Auf der Basis von Wöhlerversuchen wurden Methoden entwickelt, über äquivalente Probenversuche die Restlebensdauer einer Schweißnaht im Großbauteil zu ermitteln. Die Berücksichtigung des röntgenographisch gemessenen Eigenspannungsabbaus verbessert die Vorhersagegenauigkeit einer rechnerischen Lebensdauervorhersage auf Basis des örtlichen Konzepts.
Abstract
The presented investigations have been carried out in order to improve the reliability of life prediction methods for fatigue loaded welded components. Therefore, the microstructural changes and the residual stress relaxation in different zones of the weld seam in specimens and in welded components were examined systematically. The microstructural changes, like the decrease or increase of the dislocation density depending on the initial properties of the weld and the base metal, the residual stresses and the load conditions can be correlated with the probability of fatigue cracking and therefore with the resulting lifetime. The microstructural changes can be correlated with parameters which can be easily measured with a micromagnetic measurement method. In comparison with fatigue test results, e. g., with corresponding S –N curves, the measured micromagnetic parameters can be used for a linear multiparameter regression calculation in order to use these parameters for a concrete lifetime prediction.
Herrn Professor Dr. Otmar Vöhringer zu seinem 65. Geburtstag gewidmet
-
Die vorgestellten Arbeiten wurden im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 477 ,,Sicherstellung der Nutzungsfähigkeit von Bauwerken mit Hilfe innovativer Bauwerksüberwachung“ als Teilprojekt B4 ,,Restlebensdauervorhersage für Schweißverbindungen an Stahlkonstruktionen und Maßnahmen zur kontrollierten Nutzungsausweitung“ durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft gefördert. Hierfür sprechen die Autoren der DFG ihren Dank aus.
Literatur
[1] O. Vöhringer: DGM-Fortbildungspraktikum: Ermittlung und Bewertung von Eigenspannungen, DGM Informationsgesellschaft, Oberursel (1998).Search in Google Scholar
[2] A. Wick: Dissertation, Universität Karlsruhe (1999).Search in Google Scholar
[3] D. Munz, K. Schwalbe, P. Mayr: Dauerschwingverhalten metallischer Werkstoffe, Vieweg, Braunschweig (1971).Search in Google Scholar
[4] D. Eifler, in: D. Munz (Hrsg.), Ermüdungsverhalten metallischer Werkstoffe, DGM Informationsgesellschaft, Oberursel (1985) 73.Search in Google Scholar
[5] D. Eifler et al., in: V. Hauk, H. Hougardy, E. Macherauch (Hrsg.), Residual Stresses – Measurement, Calculation, Evaluation, DGM Informationsgesellschaft, Oberursel (1991) 157.Search in Google Scholar
[6] V.Weiss, in: V. Hauk, E. Macherauch (Hrsg.), Residual Stresses in Science and Technology, DGM Informationsgesellschaft, Oberursel (1987) 41.Search in Google Scholar
[7] Th. Nitschke –Pagel, H. Wohlfahrt: Z. Metallkd. 92 (2001) 860.10.1515/ijmr-2001-0158Search in Google Scholar
[8] B. Scholtes, E. Macherauch, in: HTM-Beiheft Eigenspannungen und Lastspannungen, V. Hauk, E. Macherauch (Hrsg.), Hanser, München (1982) 35.Search in Google Scholar
[9] W.A. Theiner, in: V. Hauk (Hrsg.), Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods, Elsevier Science, Amsterdam (1997) 564.10.1016/B978-044482476-9/50019-0Search in Google Scholar
[10] V.B. Köttgen, R. Olivier, T. Seeger: DVS-Berichte 133 (1992) 75.Search in Google Scholar
[11] R.J. Anthes, V.B. Köttgen, T. Seeger: Schweißen und Schneiden 45 (1993) 685.Search in Google Scholar
[12] C. Achmus: Dissertation, TU Braunschweig (1999).Search in Google Scholar
[13] H. Mecking, U.F. Kocks: Acta Metall. 29 (1981) 1865.10.1016/0001-6160(81)90112-7Search in Google Scholar
[14] J. Bergström, T. Ericsson, in: H. Wohlfahrt (Hrsg.), Shot Peening, Proc. 3rd Int. Conf. Shot Peening (ICSP-3), DGM Informationsgesellschaft, Oberursel (1987) 221.Search in Google Scholar
[15] T.R. Gurney: Fatigue ofWelded Structures, Cambridge University Press (1979).Search in Google Scholar
[16] A. Ohta, N. Suzuki, Y. Maeda, in: Proc. Int. Conf. on Performance of Dynamically Loaded Welded Structures, Welding Research Council, New York (1997) 108.Search in Google Scholar
© 2003 Carl Hanser Verlag, München
Articles in the same Issue
- Frontmatter
- Articles/Aufsätze
- Bedeutung von Eigenspannungsabbau und mikrostrukturellen Veränderungen für die Lebensdauervorhersage schwingbeanspruchter Schweißverbindungen
- Factors affecting cyclic lifetime of EB-PVD thermal barrier coatings with various bond coats
- Depth-resolved X-ray residual stress analysis in PVD (Ti, Cr) N hard coatings
- Crystal orientation and residual stress in TiN film by synchrotron radiation
- Characterization of thermal and anodic oxide layers on β- and on near-β-titanium alloys for biomedical application
- Micromechanisms and modelling of crack initiation and growth in tool steels: role of primary carbides
- Fatigue crack nucleation at grain boundaries – experiment and simulation
- Fatigue and fracture-induced defect structures of metals investigated by positron microscopy
- Deformation and fracture of Nb/α-Al2O3 composites in compression and bending studied by optical methods
- Dislocation microstructures of single crystal ⟨001⟩ CMSX-4 specimens tensile tested at 700 and 1000°C
- Influence of mechanical surface treatments on the HCF performance of the Ni-superalloy Udimet 720 LI
- Precipitation of β-phase and twinning during deformation of Mg–Al alloy AZ91 at 150 °C after solution treatment
- Nanograin size, high-nitrogen austenitic stainless steels
- Der dynamische SD-Effekt und der Einfluss auf die Fließortkurve
- Einfluss der Umformgeschwindigkeit und -temperatur auf das Fließverhalten metallischer Werkstoffe
- Mean stress sensitivity of sintered iron and steel
- Thermozyklisches Kriechen einer kurzfaserverstärkten Aluminium-Kolbenlegierung
- Strength and ductility of thin Cu wires
- Modeling of deformation behavior of copper under equal channel angular pressing
- Reaktionssintern von AlMg–MgO zur Herstellung von Bauteilen auf Spinellbasis
- Determination of the local oxygen distribution in a commercial titanium alloy by 3-dimensional atom probe
- Phase diagram of the Al–Cu–Fe quasicrystal-forming alloy system
- Notifications/Mitteilungen
- Personal/Personelles
- Books/Bücher
- Conferences/Konferenzen
Articles in the same Issue
- Frontmatter
- Articles/Aufsätze
- Bedeutung von Eigenspannungsabbau und mikrostrukturellen Veränderungen für die Lebensdauervorhersage schwingbeanspruchter Schweißverbindungen
- Factors affecting cyclic lifetime of EB-PVD thermal barrier coatings with various bond coats
- Depth-resolved X-ray residual stress analysis in PVD (Ti, Cr) N hard coatings
- Crystal orientation and residual stress in TiN film by synchrotron radiation
- Characterization of thermal and anodic oxide layers on β- and on near-β-titanium alloys for biomedical application
- Micromechanisms and modelling of crack initiation and growth in tool steels: role of primary carbides
- Fatigue crack nucleation at grain boundaries – experiment and simulation
- Fatigue and fracture-induced defect structures of metals investigated by positron microscopy
- Deformation and fracture of Nb/α-Al2O3 composites in compression and bending studied by optical methods
- Dislocation microstructures of single crystal ⟨001⟩ CMSX-4 specimens tensile tested at 700 and 1000°C
- Influence of mechanical surface treatments on the HCF performance of the Ni-superalloy Udimet 720 LI
- Precipitation of β-phase and twinning during deformation of Mg–Al alloy AZ91 at 150 °C after solution treatment
- Nanograin size, high-nitrogen austenitic stainless steels
- Der dynamische SD-Effekt und der Einfluss auf die Fließortkurve
- Einfluss der Umformgeschwindigkeit und -temperatur auf das Fließverhalten metallischer Werkstoffe
- Mean stress sensitivity of sintered iron and steel
- Thermozyklisches Kriechen einer kurzfaserverstärkten Aluminium-Kolbenlegierung
- Strength and ductility of thin Cu wires
- Modeling of deformation behavior of copper under equal channel angular pressing
- Reaktionssintern von AlMg–MgO zur Herstellung von Bauteilen auf Spinellbasis
- Determination of the local oxygen distribution in a commercial titanium alloy by 3-dimensional atom probe
- Phase diagram of the Al–Cu–Fe quasicrystal-forming alloy system
- Notifications/Mitteilungen
- Personal/Personelles
- Books/Bücher
- Conferences/Konferenzen
