Ermüdungsfestigkeit geschweißter Aluminiumkonstruktionen

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Ermüdungsfestigkeit geschweißter Aluminiumkonstruktionen

Prowatke, G.

Erfahrungen belegen, dass in Schiffskörperkonstruktionen aus Aluminium Ermüdungsrisse sehr frühzeitig aufgetreten sind. Die traditionelle Bemessung sagt offenbar zu große Lebensdauerwerte voraus. In dieser Arbeit wird untersucht, inwieweit es möglich ist, mit rechnerischen Konzepten eine sichere Abschätzung der Ermüdungsfestigkeit von Schweißverbindungen aus der Al-Legierung AlMg4.5Mn (W28) unter schiffstypischen Randombelastungen vorzunehmen. Es wurden Einstufen- und Randomversuche an Kreuzstoßproben in Kehlnaht- und KNahtausführungen und an einem Bauteilmodell (3-Punkt-Biegeträger) durchgeführt zur Schaffung einer experimentellen Vergleichsbasis für die rechnerische Abschätzung der Lebensdauer nach dem Nennspannungskonzept und dem Rissfortschrittskonzept. Durch die Aufzeichnung einer mittels Dehnungsmesstreifen gemessenen Strukturdehnung dicht am Nahtübergang der Schweißverbindungen wurde versucht, die Entstehung und die Ausbreitung der Ermüdungsrisse in Abhängigkeit von der Lastspielzahl zu verfolgen. Dabei wurde festgestellt, dass eine Anrissphase im üblichen Sinn gar nicht existiert und die Lebensdauer der Schweißverbindungen praktisch der Rissausbreitungsphase gleichgesetzt werden kann. Die untersuchten Beispiele belegen, dass die Lebensdauer mit dem Nennspannungskonzept überschätzt wird, während das Rissfortschrittskonzept günstigere Werte liefert.