A288

Schwingfestigkeitsbewertung von Nahtenden MSG-geschweißter Feinbleche aus Stahl unter kombinierter Beanspruchung

Zusammenfassung des Abschlussberichtes zum Forschungsprojekt

Schwingfestigkeitsbewertung von Nahtenden MSG-geschweißter Feinbleche aus Stahl unter kombinierter Beanspruchung 

(A288 S 24/10211/2014)

Laufzeit der Forschungsarbeiten:     1. Juli 2014 – 30. September 2016

Im Karosserie- und Fahrwerksbau wird bestrebt, keine durchgehenden Nähte einzusetzen, sondern kürzere Nähte mit den sogenannten „Nahtenden“. In den früheren Projekten A 249 und A 268 wurden Konzepte zur Schwingfestigkeitsbewertung von Schweißnahtenden unter Längs- und Querzug, Biegung und Schub erarbeitet.    Die Schwingfestigkeit der Nahtenden speziell unter kombinierter Beanspruchung der Lastfälle „Zug“ und „Schub“ ist noch nicht untersucht worden. Das vorliegende Forschungsvorhaben verfolgte das Ziel, die Bewertung der Schwingfestigkeit von Schweißnahtenden unter kombinierter Beanspruchung in Feinblechstrukturen mit derselben Treffsicherheit wie für die Nahtenden unter Einzelbelastung zu ermöglichen.   Das Vorhaben umfasste im Wesentlichen ein experimentelles und ein numerisches Arbeitspaket. Im Rahmen des experimentellen Arbeitspaketes wurden 156 Proben in Schwingfestigkeitsversuchen bis zum Bruch gefahren. Die Untersuchungen wurden mit einer einheitlichen Probengeometrie unter Variation der Lastkonfigurationen sowie der Wärmebehandlung der Proben durchgeführt. Die Darstellung der Ergebnisse mit Hilfe von Interaktionsdiagrammen zeigten, dass sich die Lebensdauer infolge einer Phasenverschiebung verkürzt. Konventionelle Festigkeitshypothesen decken diesen Einfluss nicht ab. Eine spezielle Mehrachsigkeitshypothese wurde im Rahmen des Projekts angewendet, um das Lebensdauerverkürzungsverhalten infolge einer Phasenverschiebung zu berücksichtigen. Im numerischen Arbeitspaket wurde die Berechnung der Vergleichsspannungen in den Nahtenden basierend auf einem idealisierten Nahtendemodell durchgeführt, das zwischen den Kerbradien am Nahtübergang und an der Nahtwurzel unterscheiden kann. Ein weiteres, neuartiges Berechnungsverfahren wurde hier angewendet, um zwei Arten von Größeneinflüssen einzufangen. Im Rahmen des Projektes wurde dieses Berechnungsverfahren mit der untersuchten Mehrachsigkeitshypothese zusammengebracht. Die Anwendung der resultierenden Methode führte zu einer Wöhlerlinie für die geglühten Proben, deren Streuspanne knapp unter 1 / 1,50 liegt. Die Wöhlerlinie für die im Schweißzustand belassenen Proben verläuft flacher und weist eine Streuspanne von 1 / 1,18 auf.

Forschungsstelle:

Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Werkstoffmechanik 

http://www.ifsw.tu-darmstadt.de

Forschungsleiter:                         

Prof. Dr.-Ing. Michael Vormwald

(vorgelegt von: Forschungsvereinigung Automobiltechnik e.V. (FAT) im Auftrag des Verbandes der Automobiltechnik e.V. (VDA))

Das Forschungsvorhaben wurde gefördert von der Stiftung Stahlanwendungsforschung im Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft e.V.

Bezugsquelle Schlussbericht:
bitte wenden Sie sich an die AVIF