Modellierung des Ermüdungsrisswachstums in Nahtschweißverbindungen des transienten plastischen Verformungsverhaltens

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Ein erheblicher Anteil des Risswachstums in zyklisch beanspruchten, geschweißten Strukturen erfolgt in gekerbten Schweißnahtbereichen. Hierbei wird die Schweißverbindung infolge der Kerbwirkung örtlich elastisch-plastisch beansprucht. Dabei unterliegt das Material transienten Vorgängen wie zyklischer Ver- oder Entfestigung, zyklischer Relaxation und zyklischem Kriechen (Ratchetting). Ziel des Vorhabens ist es, grundlegende wissenschaftliche Erkenntnisse zu den vorgenannten transienten Vorgängen hinsichtlich des Risswachstums mechanisch kurzer Risse zu erlangen. Hierzu werden ebene und räumliche, mit rissartigen Imperfektionen versehene FEM-Modelle - auch auf Basis von eingescannten Schweißnahtdetails - erstellt. Zur Übernahme der aus dem Schweißprozess resultierenden Eigenspannungsfelder in die Modelle müssen geeignete Methoden erarbeitet werden, welche die Entwicklung der Geschichtsvariablen des genutzten Werkstoffgesetzes berücksichtigen. Unter Ansatz leistungsfähiger Werkstoffgesetze werden die transienten elastisch- plastischen Werkstoffbeanspruchungen infolge einer zyklischen Last ermittelt, Eigenspannungsumlagerungen werden dabei erfasst. Die Berechnung des Risswachstums erfolgt unter Berücksichtigung der transienten Vorgänge sowie der Rissschließeffekte. Hierfür wird die Entwicklung eines geeigneten Ansatzes zur Beschreibung der Rissspitzenbeanspruchung erforderlich.