Ermüdung

Großer Einfluss,

• Durch das Schweißen kommt es zu Eigenspannungen kommt, die besonders an den Enden der Schweißnaht und am Übergang vom geschweißten Material zum Grundmaterial kommt und hierdurch eher an diesen Stellen Ermüdungsrisse bilden können.

• Schweißnähte können auch zu Kerben führen und damit einen ersten “Angriffspunkt” für Risse bieten

• In Schweißnähten können zudem Inhomogenitäten, Aufhärtungen, und Porosität auftreten, die die Ermüdungsrissbildung begünstigen können.

Entgegenwirken kann man indem man darauf achtet, dass die Schweißnähte frei von Verunreinigungen und Unregelmäßgikeiten sind.

Die Nähte können geschliffen und nachbehandelt werden (z.B. gehämmert werden = High Frequency Impact Treatment), um Kerbraudius zu verkleinern.

Außerdem kann man mit der Gestaltung dafür sorgen, dass es abgerundete Kanten gibt und nur wenige scharfe Ecken.

o   Ermüdung: Verlust an Tragfähigkeit eines Bauteils infolge häufig wechselnder Beanspruchung

o   Ermüdungsriss: Entsteht durch häufiges Auftreten von Beanspruchungen, die (zum Teil weit) unter der ertragbaren Beanspruchung bei einmalig zügiger Beanspruchung liegen

o   Kerbspannung: lokale Spannungsspitze aufgrund der geometrischen Ausbildung der Schweißnaht

Einspringende Ecken und Kerben führen bei sprödem Werkstoff schon unter statischer Beanspruchung zu vorzeitigem Versagen, aufgrund von Spannungskonzentration —> ertragbare Lastwechselzahl wird massiv gesenkt —>Hämmern/ schleifen.

o  (Nennspannungskonzept): Im Bauwesen ist das klassische Verfahren das Betrachten von Nennspannungen in einem Bauteil —> es werden gemittelte Spannungen im Bauteil zugrunde gelegt.

o   Kerbwirkung wird mit den Kerbfällen aus dem Kerbfallkatalob im Eurocode 3 verglichen und möglichst passend zugeordnet. Aus dem Regelwerk ergibt sich ein Referenzwert (die Kerbfallklasse), die die ertragbare Spannungsschwingbreite bei zwei Millionen Lastwechseln widergibt. Damit kann die entsprechende Wöhlerlinie auswählen und anschließend die Anzahl der Lastspiele berechnen, die unter der gegebenen Spannungsschwingbreite zur Ermüdung führen.

o   Rainflow und Reservoir Methode kann man benutzen, wenn man eine Belastung hat, die sich aus verschiedenen Schwingbreiten zusammensetzt. Sie dienen der Ermittlung einzelner Schwingbreiten und deren Häufigkeit. Die einzelnen Schwingbreiten können dann mit dem Nennspannungskonzept untersucht werden.

-  Schadensakkumulationshypothese nach Palgrem-Miner:

o   Jede Spannungsänderung ruft eine Schädigung im Werkstoff hervor, die sich so lange akkumuliert, bis sie einen kritischen Wert erreichen. Die Beanspruchungsamplituden werden nach ihrer Größe klassifiziert und die Schwingspielhäufigkeiten auf die Versagens-Lastspielzahlen (sind durch Wöhlerlinie definiert) bezogen. Hierdurch kann man sich eine direkt die Teilschädigung pro Laststufe berechnen —> Zulässige Vereinfachung der Realität, da P-M. z.B. von einer beliebigen Reihenfolge der Lastkollektive und einer Schädigung nach Erstbelastung ausgeht, was beides nicht der Wirklichkeit entspricht.

o   Beim Kerbspannungskonzept wird die Spannungserhöhung im Kerbgrund berücksichtigt und damit die ertragbare Anzahl an Lastwechseln bestimmt—> Analytische Lösung für einfache Fälle (Scheibe mit Kreisloch) oder FEM Berechnung bei komplexen Bauteilen

• Werkstoff (Hypothese: KFZ haben keine Dauerfestigkeit); Stähle mit höherer Festigkeit haben höhere Schwingfestigkeit aber höhere Mittelspannungsempfindlichkeit

• Spannungsschwingbreite (je größer, desto weniger aufnehmbare Lastwechsel)

• Art der Beanspruchung (Zugschwellbeanspruchung; Wechselbeanspruchung; Druckschwellbeanspruchung)

• Geometrie (Einspringende Ecke) und Art der Kerbe

• Je höher die Temperatur, desto größer die Reduktion der FAT Klasse

• Korrekturfaktor für FAT Klasse bei dicken Blechdicken

• negativer Einfluss bei Eigenspannungen