Untersuchungen zum Ermüdungsverhalten von Aluminium-Schweißverbindungen im Bereich sehr hoher Lastspielzahlen (VHCF-Bereich)

Gegenstand des vorliegenden Vorhabens is die Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens von Aluminium- Schweißverbindungen im Bereich sehr hoher Lastspielzahlen（Very High Cycle Fatigue = VHCF）unter Berücksichtigung der wesentlichen Einflussfaktoren Geometrie，Werkstoffzustand，Belastungsart und -höhe und Einfluss von Mittelspannungen. Das Ermüdungsverhalten ist bis zur klassischen Dauerfestigkeitsweizze von N = 107（für Aluminum）hinlänglich experimentell erfastst. Eine mögliche Schädigung，hervorgerufen durch Amplituden unterhalb der klassischen Dauerfestigkeitsweitze wird für Schweißverbindungen bisher in der Regel durch eine hypothetisch festgelegte veränderte Neigung der Wöhlerlinie berücksichtigt.通过试验研究了VHCF-垂直韦尔登的两种寿命评价方法：以跨强因子ΔK为基准，用弹性应变半径和线弹性力学方法对梁的跨强进行评价。在FEAnalyse中对当地的大豆生长情况进行了模拟。Eine Gegenüberstellung der Lebensdauervorhersagekonzepte für den VHCF-Bereich dient einer verbesserten Vorhersagegenauigkeit und einer Charakterisierung des bei der VHCF-Ermüdung von VHCF-Schweißverbindung dominierenden schädigungsrelevanten Parameters. Die durchzufütten Untersuchungen erfolgen an einer artgleich（ausscheidungshärtende Legierung AlSi1MgMn）und an einer artfremd（ausscheidungshärtende Legierung AlSi1MgMn mit der mischkristallgehärteten Legierung AlMg4，5Mn）verschweißten Verbindung in Form von MIG geschweißten Stumpfstößen.在Eigenspannungen上的跨导变化和Risswachstumsversuchen会对固有的重复产生影响。系统地区分各种影响因素（几何Kerbe、Werkstoffkerbe、Schweißnahtdefekte）的方法也可用于实验测量和测试。仅在一个简单的实验中，就可以通过传输电子显微镜和通过一个小的Wärmebehandlung berücksichttigt的Einstellung ähnlicher Ausscheidungszustände的特性来重现Schweißnahtzonen韦尔登的微结构。

Gegenstand des vorliegenden Vorhabens ist die Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens von Aluminium- Schweißverbindungen im Bereich sehr hoher Lastspielzahlen (Very High Cycle Fatigue = VHCF) unter Berücksichtigung der wesentlichen Einflussfaktoren Geometrie, Werkstoffzustand, Belastungsart und -höhe und Einfluss von Mittelspannungen. Das Ermüdungsverhalten ist bis zur klassischen Dauerfestigkeitsgrenze von N = 107 (für Aluminium) hinlänglich experimentell erfasst. Eine mögliche Schädigung, hervorgerufen durch Amplituden unterhalb der klassischen Dauerfestigkeitsgrenze wird für Schweißverbindungen bisher in der Regel durch eine hypothetisch festgelegte veränderte Neigung der Wöhlerlinie berücksichtigt. Die Ergebnisse der geplanten experimentellen Untersuchungen zum VHCF-Verhalten werden anhand zweier Lebensdauervorhersagekonzepte evaluiert: das Kerbspannungskonzept mit einem fiktiven Ersatzradius und eine linear-elastische bruchmechanische Bewertung auf der Basis der kritischen Schwingbreite des Spannungsintensitätsfaktors ΔK. Die Simulation der lokalen Beanspruchungssituation erfolgt in beiden Fällen mittels FEAnalyse. Eine Gegenüberstellung der Lebensdauervorhersagekonzepte für den VHCF-Bereich dient einer verbesserten Vorhersagegenauigkeit und einer Charakterisierung des bei der VHCF-Ermüdung von Aluminium-Schweißverbindung dominierenden schädigungsrelevanten Parameters. Die durchzuführenden Untersuchungen erfolgen an einer artgleich (ausscheidungshärtende Legierung AlSi1MgMn) und an einer artfremd (ausscheidungshärtende Legierung AlSi1MgMn mit der mischkristallgehärteten Legierung AlMg4,5Mn) verschweißten Verbindung in Form von MIG-geschweißten Stumpfstößen. Durch eine Variation des Spannungsverhältnisses bei den Ermüdungs- und den Risswachstumsversuchen wird dem Einfluss von Eigenspannungen indirekt Rechnung getragen. Zur systematischen Differenzierung der verschiedenen Einflussfaktoren (geometrische Kerbe, Werkstoffkerbe, Schweißnahtdefekte) erfolgt die Durchführung der experimentellen Untersuchungen sowohl an geschweißten als auch an ungeschweißten Proben. Die nur bedingt in massiven Proben reproduzierbare Mikrostrukturen der Schweißnahtzonen werden durch die Charakterisierung der Ausscheidungszustände mittels Transmissionselektronenmikroskopie und der Einstellung ähnlicher Ausscheidungszustände durch eine gezielte Wärmebehandlung berücksichtigt.