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Quantifizierung des lokalen Verfestigungsverhaltens in zyklisch beanspruchten Schweißverbindungen.

循环应力焊接接头局部硬化行为的量化。

基本信息

批准号：
213110497
负责人：
Professor Dr.-Ing. Sebastian Münstermann
金额：
--
依托单位：
Institut für Bildsame Formgebung (IBF)
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Grants
财政年份：
2012
资助国家：
德国
起止时间：
2011-12-31 至 2014-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/213110497?language=en
关键词：
Quantifizierung des lokalen Verfestigungsverhaltens zyklisch

项目摘要

Das Schweißen kann als das wichtigste Fügeverfahren des Stahlbaus bezeichnet werden, weil es bei nahezu allen Anwendungsfällen von Stahl als Konstruktionswerkstoff vorkommen kann. Bei den meisten dieser Anwendungsfälle treten während der Nutzung wechselnde mechanische Beanspruchungen auf, sodass bei der Auslegung der jeweiligen Bauteile die Ermüdungseigenschaften der eingesetzten Werkstoffe von besonderer Bedeutung sind. Trotz der intensiven Bemühungen zur Lebensdauervorhersage gehört die Materialermüdung allerdings nach wie vor zu den häufigsten Schadensursachen bei Stahlkonstruktionen. Nicht nur um diese Schäden zukünftig zu vermeiden, sondern auch um Bauteile näher am Grenzzustand der Tragfähigkeit einzusetzen und somit Ressourcen zu schonen, soll im Rahmen des IBESS-Clusters ein Verfahren entwickelt werden, mit dem die Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen auf Basis bruchmechanischer Konzepte quantitativ berechnet werden kann. Das Rissfortschrittskonzept auf Basis der Bruchmechanik ist bislang das einzige Verfahren, das eine Lebensdauervorhersage für Strukturen mit Defekten erlaubt und ist aus diesem Grund den anderen Konzepten der Betriebsfestigkeitsermittlung überlegen. Die Betrachtung des stationären Risswachstums im Stadium II des Schädigungsprozesses (Langrisswachstum) erfolgt darin auf Basis der linear-elastischen Bruchmechanik, weil üblicherweise die plastische Zone an der Spitze des Risses klein im Vergleich zur Risslänge ist. Das ∆K-Konzept ist jedoch nicht geeignet für die Beschreibung des Wachstums kurzer Risse, weil hier die Größe der plastischen Zone im Vergleich zur Risslänge signifikant ist. Die Betrachtung von Rissbildung und Kurzrisswachstum ist jedoch von besonderer Wichtigkeit für die Etablierung eines Bemessungsansatzes, weil bis zu 90% der Lebensdauer eines Bauteils in diesem Stadium I des Schädigungsprozesses liegen kann. Als Alternative bieten sich die Konzepte der elastisch-plastischen Bruchmechanik für die Bewertung kurzer Risse an, zu denen unter anderem das J-Integral gehört, welches die Energiedissipationsrate im Bereich vor der Rissspitze bewertet. Zur Anwendung dieser Konzepte müssen allerdings die elastisch- plastischen Werkstoffeigenschaften des Werkstoffs beschrieben werden. In Schweißverbindungen entstehen allerdings prozessbedingt starke Gradienten hinsichtlich Mikrostrukturausbildung und chemischer Zusammensetzung, die sich zwangsläufig auch in den mechanischen Eigenschaften wiederfinden. Aus diesem Grund hat das hier beantragte Forschungsprojekt zum Ziel, das lokale Verfestigungsverhalten zu untersuchen und quantitativ zu beschreiben, um so die Grundlage für eine verbesserte Berechnung der Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen zu ermöglichen. Zu diesem Zweck werden anhand von Härtemappings und metallographischen Untersuchungen Kleinbereiche innerhalb der Schweißverbindung und in der Wärmeeinflusszone identifiziert. Für diese Bereiche werden in numerischen Simulationsrechnungen die Thermozyklen errechnet. Anschließend werden Probekörper ähnlicher chemischer Zusammensetzung in einem Thermomechanical Treatment Simulator oder einer Gleeble mit diesen errechneten Thermozyklen beaufschlagt, um die für die jeweiligen Kleinbereiche identifizierten Gefüge in größeren Proben definiert einzustellen. Nach einer Validierung dieser Gefügeeinstellung durch Härtemessungen werden Fließkurven in quasistatischen Zugversuchen sowie zyklische Spannung-Dehnung-Kurven ermittelt. Das geometrische Modell der Schweißnaht sowie die für die jeweiligen Kleinbereiche ermittelten Materialgesetze werden anschließend an die Projektpartner weitergereicht. Wie mehrere andere Projektpartner beteiligt sich das IEHK außerdem an der Ermittlung von Wöhlerkurven, die für die Validierung der IBESS-Prozedur benötigt werden, und unterstützt bei der Entwicklung des genannten Verfahrens.

施魏森可以作为韦尔登的最佳通风设备，因为它是由斯塔尔的所有安装件组成的，可以作为最佳结构件。Bei den meisten dieser Anwendungsfälle treten während der Nutzung wechselnde mechanische Beanspruchungen auf，sodass bei der Auslegung der jeweiligen Bauteile die Ermüdungseigenschaften der eingesetzten Werkstoffe von besonderer Bedeutung sind. Trotz der intensiven Bemühungen zur Lebensdauervorhersage gehört die Materialmüdung allerdings nach wie vor zu den häufigsten Schadensursachen bei Stahlkonstruktionen.不仅如此，这种方法还可以使部件在载荷作用下保持稳定，并提供一定的资源，这需要在IBESS-集群的框架内进行韦尔登，并在基础力学概念的基础上进行量化建模韦尔登。基于Bruchmechanik的Rissfortschrittskonzept is bislang das einzige Verfahren，das eine Lebensdauervorhersage für Strukturen mit Defekten erlaubt and ist aus diesem Grund den anderen Konzepten der Betriebsfestigkeitsermittlung überlegen. Stadium II中Stationären Risswachstums的变形（Langrisswachstum）基于线性弹性力学原理，而塑性区和Spitze的Risses klein则是Risslänge的变形区。Das K-Konzept ist jedoh geeignet für die Beschreibung des Wachstums kurzer Risse，weil größe der plastischen Zone im Vergleich zur Risslänge signifikant ist. Das K-Konzept ist jedoh geignet für die Beschreibung des Wachstums kurzer Risse，weil Größe der plastischen Zone im Vergleich zur Risslänge signifikant ist.教育和文化的背叛是对一个体育场的最好的选择，因为90%的人可以在体育场I的体育场里享受生活。Als Alternative bieten sich die Konzepte de elastisch-plastischen Bruchmechanik für die Bewertung kurzer Risse an，zu denen unter anderem das J-Integral gehört，welches die Energiedispationsrate im Bereich vor der Rissspitze bewertet.因此，必须将这些孔设计成韦尔登的弹性-塑性工具。在瑞士，所有的过程都是由微结构和化学组成的，它们也是机械特性的产物。Aus diesem Grund hat das transmitteForschungsprojekt zum Ziel，das lokale Verfestigungsverhalten zu untersuchen and quantitativ zu beschreiben，um so die Grundlage für verbesserte Berechnung der Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen zu ermöglichen. Zu diesem Zweck韦尔登anhand von Härtemapping and metallographischen Untersuchungen Kleinbereiche innerhalb der Schweißverbindung und in der Wärmeeinflusszone identifiziert. Für diese Bereiche韦尔登在numerischen Simulationsrechnungen die Thermozyklen errechnet.将韦尔登放入热机械处理模拟器或带有热机械平衡装置的Gleeble中，在größeren Proben definiert einzustellen中对珠宝进行快速鉴定。在准静态Zugversuchen sowie zyklische Spannung-Dehnung-Kurven ermittelt中，通过Härtemessungen韦尔登Fließkurven验证Gefügeeinstellung。该几何模型的Schweißnaht sowie为该珠宝首饰kleinbereiche ermittelten材料韦尔登anschließend一个项目合作伙伴weitergereicht。如何使IEHK在Wöhlerkurven的评估中发挥更大的作用，以验证IBESS-项目是否有益于韦尔登，并在开发新产品方面发挥作用。