Numerische Untersuchungen zum Versagensverhalten von Strahlschweißverbindungen von Stählen verschiedener Festigkeitsklassen und Entwicklung eines Sicherheitskonzepts

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Im Rahmen des beantragten Projektes sollen auf der Basis von 2D- und 3D-FE-Analysen die Grundlagen für ein Sicherheitskonzept für Stahlbauteile mit Strahlschweißverbindungen (Laser- und Elektronenstrahl) in Anlehnung an bestehende Konzepte entwickelt und ein Beitrag zum Verständnis der Vorgänge beim Versagen dieser Bauteile geleistet werden. Untersucht werden niedriglegierte ferritische Baustähle der Festigkeitsklassen von S 235 bis S 890 unter Variation der Blechdicken, der MismatchVerhältnisse sowie der Proben- und Nahtgeometrien. In Abhängigkeit von diesen Parametern werden in Klein- und bauteilähnlichen Großproben die bruchmechanische Beanspruchung und der Constraint berechnet. Die Ursachen des Contraints werden nach Geometrie und Mismatch unterschieden und quantifiziert. Daraus werden Aussagen zur Übertragbarkeit der Zähigkeitskennwerte von Kleinproben auf Bauteile abgeleitet. Das Ergebnis wird eine für Strahlschweißverbindungen modifizierte Grenzkurve in einem Failure Assessment Diagramm, z.B. innerhalb des R6-Verfahrens, sein. Zusätzlich soll das Phänomen des duktilen Rißauswanderns mit Hilfe eines schädigungsmechanischen Materialmodells simuliert werden, um die Mechanismen, die zum Rißauswandern führen, zu verstehen und zu prüfen, ob dieses Verhalten für die Sicherheitsbewertung ausgenutzt werden kann.