Ultra Low Cycle Fatigue of Welded Joints under Variable Multi-Axial Strains

Internationales Forschungsprojekt
gefördert durch das FWF-DFG-SNF Programm „D-A-CH Lead Agency“; Gemeinsame Forschungstätigkeit mit EPF Lausanne (CH) und KIT - Karlsruher Institut für Technologie (DE)

Bearbeitungszeitraum:

2013-2015

Tätigkeit:

  • FEM-Berechnungen von Tankbauwerken (statisch und dynamisch) zur Bestimmung von Beanspruchungsgrößen und Zyklenanzahl im Erdbebenfall.
  • Betreuung und Auswertung von Versuchen zur Materialcharakterisierung.
  • Numerische Berechnungen von geschweißten Verbindungen unter Anwendung (mikro)mechanischer Versagensmodelle.

Inhalt:

Experimentelle und numerische Untersuchungen der Ultrakurzzeitermüdung (Englisch: Ultra Low Cycle Fatigue ULCF) geschweißter Bauteilkonfigurationen, welche multi-axialen Dehnungen großer Amplitude ausgesetzt werden. Die Versuche werden unter konstanten sowie variablen Dehnungs-Zeitabläufen durchgeführt. Die Lage, Entwicklung und Ausbreitung plastischer Zonen während der Rissentwicklung und Rissausbreitung wird mittels thermographischer Infrarot-basierter (IR) Bildgebungsverfahren untersucht. Die untersuchten Details werden unterschiedlichen multi-axialen Dehnungssequenzen ausgesetzt. Insgesamt werden über 150 Versuche für die beiden Konfigurationen durchgeführt, wodurch eine Datenbank zur Validierung von Ingenieurmodellen zur Schadensentwicklung bei ULCF entstehen wird. Unterschiedliche lokale kontinuumsbasierte Schadensausbreitungsmodelle werden angewandt und verglichen. Detaillierte nicht-lineare Finite-Elemente Untersuchungen (FEA) auf Struktur- und Konstruktionsdetailebene werden angewandt.

Ergebnis:

  • Erkenntnisgewinn zur Anwendung mikromechanischer und bruchmechanischer Versagensmodelle sowie klassischer Festigkeitshypothesen auf den Beanspruchungsfall multiaxialer, mehrzyklischer Dehnungen im plastischen Bereich.
  • Entwicklung praktischer und wirtschaftlicher Bemessungsregeln für den Versagensfall „Ultra Low Cycle Fatigue“ bei unverankerten Tankbauwerken im Erdbebenfall.
Kontakt
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