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Ein Kerbspannungskonzept für die schwingfeste Bemessung von Aluminium-Schweißnähten*

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Published/Copyright: May 28, 2013
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Materials Testing
From the journal Materials Testing Volume 48 Issue 7-8

Kurzfassung

Die schwingfeste Bemessung von geschweißten Bauteilen aus Aluminium, die aufgrund der nachteiligen Gefügeveränderung in der Schweißzone sowie der durch die Nahtform verursachten Kerbe häufig schwingbruchkritische Stellen darstellen, gewinnt durch den verstärkten Einsatz der Aluminiumbauteile sowohl in der Schienenfahrzeugals auch in der PKW-Industrie immer mehr an Bedeutung. Während das auf dem Ersatzradius von 1 mm basierende Kerbspannungskonzept für dickwandige Strukturen aus Stählen auch auf Aluminium übertragen werden kann, wird immer noch ein schlüssiges Berechnungsverfahren für Feinbleche (t ≤ 3 mm) gesucht, die überwiegend im Karosseriebau eingesetzt werden. Im vorliegenden Beitrag wird ein auf Bruchmechanik basierendes Kerbspannungskonzept für Aluminiumlegierungen vorgestellt, das in der jüngsten Zeit für rissähnliche Überlapp-, Kehl-, HY-, DV-Nähte etc. entwickelt und bislang schon erfolgreich auf Stähle angewandt wurde. Da der gewählte Kerbradius klein ist, ist das Konzept sowohl auf dickwandige als auch auf dünnwandige Strukturen anwendbar.

Abstract

Through the increasing use of aluminium alloys in the railway vehicle and the passenger car industries the numerical fatigue life estimation of welded components is gaining more and more in importance, because due to the unfavourable change in the microstructure and the sharp notch seam welds present often critical locations for crack initiation. For structures with thicknesses beyond 5 mm, the well-established local notch-stress concept based on a fictive radius of 1 mm is applicable both to steel and aluminium, whereas a similar concept for thin-walled structures with a thickness below 3 mm is still to be developed. In this paper a notch-stress concept for aluminium alloys will be presented which has been developed recently for lap joints, fillet seams etc. with crack-like geometry and was successfully applied to steels. Due to the small notch radius the concept is also applicable to thin-walled structures typical for the automotive industry.

*

Dieser Beitrag wurde bereits im DVM-Bericht 132 – Fügen und Betriebsfestigkeit veröffentlicht.

Dr.-Ing. Genbao Zhang studierte zwischen 1980 und 1986 an der Universität Stuttgart Bauingenieurwesen und promovierte 1991 in Hannover mit seiner Arbeit über die theoretische und numerische Behandlung von Einspielproblemen für Flächentragwerke. Zwischen Januar 1992 und März 1995 arbeitete er bei den Firmen Simona AG, AEG Magnetbahn GmbH und Ingenieurbüro Onnen. Seit April 1995 arbeitet er bei der Volkswagen AG zuerst in der organisatorischen Einheit Berechnungsmethoden, und nun in der Abteilung Berechnung Aufbau der Produktlinie 2.

Prof. Dr.-Ing. Cetin Morris Sonsino studierte an der Technischen Universität Darmstadt (TUD) Maschinenbau und ist seit 1973 wissenschaftlicher Mitarbeiter des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, Darmstadt. Er promovierte 1982 auf dem Gebiet „Kaltverformung und Kurzzeitschwingfestigkeit‟ an der TU Darmstadt. Seit 1990 hat er an der Universität des Saarlandes, Saarbrücken, und seit 2002 an der TU Darmstadt einen Lehrauftrag über „Betriebsfestigkeit — Bauteilgebundenes Werkstoffverhalten‟. Prof. Sonsino ist Obmann des DVM-Arbeitskreises Betriebsfestigkeit und stellvertretender Institutsleiter des LBF.

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Online erschienen: 2013-05-28
Erschienen im Druck: 2006-07-01

© 2006, Carl Hanser Verlag, München

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  1. Inhalt/Contents
  2. Inhalt
  3. Vorwort/Editorial
  4. Vorwort
  5. Fachbeiträge/Technical Contributions
  6. Lokale Konzepte zur betriebsfesten Auslegung von Naht- und Punktschweißverbindungen*
  7. Optimierung der Schweißnahtlänge mit Hilfe der Lebensdauerberechnung*
  8. Lebensdauerbewertung hochfester Hybridschweißverbindungen unter Schwingbeanspruchung*
  9. Ein Kerbspannungskonzept für die schwingfeste Bemessung von Aluminium-Schweißnähten*
  10. Werkstoff- und Fertigungseinfluss auf die Schwingfestigkeit geschweißter Omnibusstrukturteile*
  11. Simulations of fatigue crack propagation in friction stir welds under flight loading conditions*
  12. Nietverbindungen für höchste Drehmomentbelastungen am Beispiel einer Nutzfahrzeug-Schaltkupplung*
  13. Werkstoffdatenbank mit Schwingfestigkeitsdaten für Berechnung und Konstruktion*
  14. Virtuelle Bewertung von Fügestellen im Karosseriebau*
  15. Schweißnaht oder Schweißpunkt? Das ist hier die Frage!*
  16. Vorschau/Preview
  17. Vorschau
https://doi.org/10.3139/120.100752

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