Schweißsimulation, Eigenspannung, Verzugserscheinung und Mikrostruktur

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Querschliff und Schweißnahtmodell (oben). Berechnung der Eigenspannungen in einer Rohrschweißung mit FEM (Mitte) und Vergleich mit mittels Neutronenbeugungsverfahren (ND) (unten) ermittelten Messergebnissen

Schweißsimulation, Eigenspannung, Verzugserscheinung und Mikrostruktur

Für die Bewertung der Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen ist die realistische Abschätzung der Schädigungswirkung von Schweißeigenspannungen von elementarer Bedeutung. Eine wissenschaftliche und aus praktischer Sicht ingenieurmäßige Lösung ist der validierte rechnerische Nachweis des Schweißeigenspannungsfelds und dessen Verhalten unter Betriebsbeanspruchungen.  Ein solcher Nachweis ist ein essentielles Werkzeug für konstrukteure zur Quantifizierung der Gefahr der Eigenspannungen für die strukturelle Integrität und zur Bemessung leichterer Bauteile gegen Ermüdung.

Hierzu entwickeln wir geeignete Materialmodelle die das Werkstoffverhalten während des Schweißens präzise beschreiben und das Eigenspannungs- und Verzugsfeld abbilden. Inwieweit das Schweißeigenspannungsfeld schädigungswirkend ist, hängt stark davon ab wie es sich im Betrieb sich verhält. Ein stabiles Schweißeigenspannungsfeld kann werkstoffbedingt die Ermüdungsfestigkeit und die Lebensdauer von Bauteilen und Strukturen beeinträchtigen.