Sicherheitsnachweis von fehlerbehafteten Bauteilen und Komponenten bei elastisch-plastischer, zyklischer Beanspruchung: Nutzung des Verfahrens der Plastischen Grenzlast

Georg Vazoukis; Hans-Jürgen Golembiewski

doi:10.3139/120.100866

Artikel

Sicherheitsnachweis von fehlerbehafteten Bauteilen und Komponenten bei elastisch-plastischer, zyklischer Beanspruchung

Nutzung des Verfahrens der Plastischen Grenzlast

Georg Vazoukis und Hans-Jürgen Golembiewski

Veröffentlicht/Copyright: 26. Mai 2013

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Aus der Zeitschrift Materials Testing Band 50 Heft 3

Kurzfassung

Verbreitet angewandt wird die Methode der Plastischen Grenzlast zur Bestimmung der Grenztragfähigkeit von Bauteilen aus zähen Baustählen. Dabei können die Bauteile auch postulierte oder reale Fehler enthalten. Bei Kenntnis der Höchstlast kann damit die Sicherheit gegen Versagen quantifiziert werden. Mit derselben Methode kann das Versagen eines mit Fehler behafteten Bauteils bei zyklischer Belastung ausgeschlossen werden, wie anhand von Bauteilversuchen hier abgeleitet wird. Die dargestellten Ergebnisse sind aus Biegeversuchen an Rohrleitungen unterschiedlicher Geometrien und Anfangsfehlergrößen gewonnen worden. Die Werkstoffe umfassen im Kraftwerk übliche Baustähle und Sonderschmelzen. Besonders wichtig ist die Bewertung der Stabilität vorhandener Fehler, die sich unter zyklischer Belastung vergrößern können. Es wird die Lastwechselzahl ermittelt, bei der ein Oberflächenriss wanddurchdringend zum Leck des Bauteils führt, bevor ein katastrophales Versagen auftritt.

Abstract

Evaluation of the Safety of Components Subjected Elastic-Plastic Cyclic Loads — Utilization of the Net Section Yield Criterion. The net section yield criterion is commonly used to predict limit load behaviour of mechanical components made of tough structural steels. Anticipated or existing defects can well be accounted for in the analysis. The safety margin against structural failure can be quantified depending on the maximum loading of the member in service. Full scale component tests indicate that the same method is also applicable to cases of cyclic loading to predict failure of structures with defects. The results presented have been obtained in bending tests of pipes of various geometries and initial defect sizes. The test samples were made of steels either in grades commonly used in power plants or of degraded melts. In cases of cyclic loading it is crucial that the analysis of a structure containing a defect incorporates crack growth. Here a criterion is presented to predict through-the-wall load cycles resulting in leakage well before catastrophic failure of the component.

Dr.-Ing. Georg Vazoukis, geb. 1940, studierte und promovierte im Maschinenbau an der Universität Stuttgart. Anschließend war er an der Kraftwerk Union AG im Bereich Sicherheitstechnik/Bruchmechanik und bei der Siemens AG KWU im Bereich Werkstoffe und Chemie tätig. Er ist heute im Ruhestand.

Dipl.-Ing. Hans-Jürgen Golembiewski, geb. 1951, studierte Luft- und Raumfahrttechnik an der Universität Stuttgart. Anschließend übernahm er eine Tätigkeit bei der Kraftwerk Union AG im Bereich Sicherheitstechnik/Bruchmechanik und bei der Siemens AG KWU im Bereich Ermüdungsüberwachung. Heute ist er bei der Siemens AG Industrial Solutions & Services/Computer Simulation beschäftigt.

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Online erschienen: 2013-05-26

Erschienen im Druck: 2008-03-01

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https://doi.org/10.3139/120.100866