Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM
Eigenspannungen in großen Mantelrohren spielen eine entscheidende Rolle bei der strukturellen Integrität von Offshore-Windkraftanlagen. Aufgrund der komplexen Geometrie sind Eigenspannungen schwer zu bestimmen, jedoch ist deren Kenntnis aufgrund der langen geforderten Einsatzzeiten und der klimatischen Belastungen von großer Bedeutung für eine sichere Bauteilauslegung. Die Spannungen entstehen durch Fertigungsprozesse wie Schweißen sowie durch dauerhafte äußere Belastungen wie Wind- und Meeresströmungskräfte. Für eine zuverlässige Vorhersage der Ermüdungsfestigkeit ist es notwendig, die lokal stark variierenden Eigenspannungen an kritischen Bauteilstellen exakt zu erfassen.
Nur durch Kenntnis des komplexen Zusammenspiels von Eigenspannungen, Materialfestigkeit, Strukturintegrität und äußerer Belastung kann das volle Potenzial des Werkstoffs ausgereizt werden. Das Wissen über den Einfluss von Eigenspannungen ist für eine Berechnung der Ermüdungsfestigkeit von Schweißnähten von großer Bedeutung. Vor Ort erfolgt die Messung an kritischen Stellen wie dem Schweißnahtübergang. Die Daten werden anschließend durch numerische Modelle ergänzt, die die Spannungsverläufe entlang der Struktur simulieren, um die kritischen Bereiche für Ermüdungsversagen zu identifizieren und gezielt zu überwachen.