Numerische Schweißsimulation gekoppelt mit einem anschließenden Hämmerprozess und integrierten lokalen Ermüdungsberechnungen

Mit einem hochfrequenten Hämmerverfahren kann die Ermüdungsfestigkeit der Schweißnähte grundsätzlich nur gesteigert werden, wenn die Nahtübergänge dafür maßgebend sind. Zum Beispiel ergibt sich bei einseitig geschweißten Stumpfstößen keine signifikante Steigerung der Lebensdauer, weil sich die ermüdungskritische Stelle an die unbehandelte Nahtwurzel verlagert. Im vorliegenden Beitrag wird über Ergebnisse von experimentellen und numerischen Untersuchungen an un- und nachbehandelten Schweißverbindungen berichtet. Die Experimente erfolgten an stumpf geschweißten Stahlblechen, die anschließend an den Nahtübergängen mit einem hochfrequenten Hämmerverfahren nachbehandelt wurden. Die Schweißversuche dienten ferner als Verifikation für numerische Schweißsimulationen, die mit einem Hämmerprozess gekoppelt wurden. Ziel der Untersuchungen war es, die Effekte des Hämmerns zu erfassen, um hinsichtlich der Lebensdauer den Unterschied zwischen un- und nachbehandelten Schweißverbindungen numerisch aufzuzeigen. Dafür wurden das Kerbdehnungs- und Rissfortschrittskonzept in die Schweißsimulation implementiert, womit lokale Ermüdungsberechnungen im FE-Modell möglich waren. Letztendlich liegen als Ergebnis nicht nur Spannungsplots, sondern auch Ermüdungsplots für die gesamte Schweißkonstruktion unter Berücksichtigung der Effekte des Schweißens und Hämmerns vor.