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| Abstract No.: |
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Scheduled at:
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Tuesday, September 15, 2015, Saal Riga 3:00 PM
IBESS II
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Numerische Modellierung des Ermüdungsrisswachstums in Schweißverbindungen unter Berücksichtigung von Eigenspannungen
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| Authors: |
Desire Tchoffo Ngoula* / TU Darmstadt, Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik (IFSW) , GERMANY
Thomas Beier / TU Darmstadt, Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik (IfSW) , GERMANY
Michael Vormwald/ Technische Universität Darmstadt, Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik (IFSW) , GERMANY
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| Abstract: |
Im Rahmen dieses Beitrags werden aktuelle Forschungsergebnisse, die am Fachgebiet Werkstoffmechanik der Technische Universität Darmstadt innerhalb des DFG-AIF-Forschungsclusters IBESS (Integrale Bruchmechanische Ermittlung der Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen [4]) erzielt wurden, präsentiert. Ziel ist es, die Anrisslebensdauer in Schweißverbindungen unter Berücksichtigung des transient-plastischen Materialverhaltens zu berechnen. Hierzu werden ebene und räumliche, mit rissartigen Imperfektionen versehene FEM-Modelle erstellt. Das Ermüdungsrisswachstum erfolgt unter Anwendung des Node-Release-Verfahrens mit dem kommerziellen FE-Programm ABAQUS. Eine Elementlänge von 0.025 mm wird im Bereich des Risses verwendet. Diese Elementlänge beträgt zirka ein Viertel der plastischen Zonenlänge r_p nach Dugdale: r_p=À/8± (K_I/Ã_yield )^2. Die Schweißeigenspannungen sowie die plastizitätsinduzierten Rissschließeffekte [1] werden berücksichtigt. Um die aus dem Schweißprozess resultierenden Eigenspannungsfelder im FE-Modell abbilden zu können, wurden spezifische Strukturberechnungen mit adäquaten thermischen Randbedingungen durchgeführt, siehe [5]. Die gemessenen Schweißeigenspannungsprofile konnten damit gut angenähert werden. Als Rissbeanspruchungsparameter wird das effektive zyklische J-integral (Jeff) in einer Rissforschrittsgleichung anolog dem Parisgesetz (da/dN=c_(J) (J_eff)^(m_J ) ) verwendet. Zu diesem Zweck wurde ein Python-Code geschrieben, um Jeff für jede Risslängenkonfiguration zu bestimmen. Der Einfluss von Eigenspannungen auf die Anrisslebensdauer wurde untersucht mit folgenden Ergebnissen: Druckeigenspannungen wirken sich günstig auf die Lebensdauer aus und Zugeigenspannungen dagegen führen zu kürzerer Lebensdauer. In diesem Beitrag wird auch gezeigt, dass die plastizitätsinduzierten Rissschließeffekte und somit auch Jeff von dem verwendeten elastisch-plastischen Materialgesetz abhängen. Dies wurde unter Verwendung der beiden Materialmodelle nach Döring [2] und nach Chaboche [3] untersucht. Die berechneten Lebensdauern wurden mit experimentellen Daten verglichen. Es zeigt sich eine gute Übereinstimmung zwischen Berechnung und Experiment.
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