Nachweis der Ermüdungsfestigkeit von Punktschweißverbindungen auf Basis örtlicher Beanspruchungsgrößen

Die örtliche Beanspruchnung am Schweißpunktrand läßt sich als Strukturspannung, Kerbspannung und Rißspannungsintensität erfassen. Die drei Grundbeanspruchungsfälle sind rißbruchmechanisch festgelegt. Neben den Schnittkräften in der Bindefläche sind die Eigenkräfte in der Plattenmittelebene zu beachten. Die elementare Mechanik des Schweißpunktes kann bei Scherbelastung durch ein Balkenbiegemodell, bei Kopfzugbelastung durch ein Kreisplattenbiegemodell erfaßt werden. Für die Strukturspannungsgrößtwerte werden Näherungsformeln angegeben und mit Finite-Element-Berechnungen verglichen. Die Kerbspannungsverteilung wird über eine Boundary -Element-Lösung aufgezeigt. Die Spannungsintensitätsfaktoren sind den Strukturspannungen am Schweißpunktrand und der Quadratwurzel aus der Plattendicke proportional. Die örtlichen Beanspruchungen werden am Beispiel der genormten Scherzugprobe erläutert. Der Einfluß einer Variation des Probentyps auf die Spannungsintensität wird aufgezeigt. Die Abhängigkeit der Strukturspannung und der Spannungsintensität von Plattendicke und Schweißpunktdurchmesser wird angegeben. Die ertragbaren örtlichen Dehnungen, Strukturspannungen und Spannungsintensitäten für Punktschweißverbindungen aus niedrig- und höherfesten Stählen sind als Literaturauswertung zusammengestellt. Dabei wird auch der Einfluß der Mehrachsigkeit der örtlichen Beanspruchung erfaßt.