Bewertung der Schwingfestigkeit geschweißter Fahrwerksstrukturen unter besonderer Berücksichtigung von Fertigungseinflüssen
Sebastian Glane
Die Dissertation evaluiert die Anwendung des linear elastischen Kerbspannungskonzeptes und des elastisch-plastischen Kerbdehnungskonzeptes für die rechnerische Schwingfestigkeitsbewertung geschweißter Strukturen mit Blechdicken t ≤ 5 mm. Darüber hinaus erfolgt eine Bewertung ihrer Einsatzmöglichkeiten im industriellen Umfeld anhand von Lebensdauerabschätzungen im Fahrwerksbereich.
Zunächst werden anhand charakteristischer, abstrahierter Versuchsproben alle relevanten Schwingfestigkeitseinflüsse bezüglich ihrer Auswirkung auf Schweißverbindungen experimentell untersucht. Hierzu zählen neben geometrischen Einflüssen auch Mittelspannungs- und Werkstoffeinflüsse. Im Fokus der Untersuchung steht die Quantifizierung der Schwankungen, die in der industriellen Großserienproduktion unausweichlich sind.
Auf Basis dieser Versuchsergebnisse erfolgt die Implementierung des Kerbspannungs- und Kerbdehnungskonzeptes. In Bezug auf das Kerbspannungskonzept liegt das Hauptaugenmerk auf der Überprüfung von Ansätzen zur Erfassung der Mikrostützwirkung sowie des Mittelspannungseinflusses. Im Hinblick auf das Kerbdehnungskonzept spielt hingegen die klare Trennung von Makro- und Mikrostützwirkungseffekten eine entscheidende Rolle. Hierbei wird der Einfluss von Mittelspannungen anhand des Schädigungsparameters PSWT untersucht. Zudem werden für den industriellen Einsatz ebenfalls Näherungslösungen evaluiert, mit denen die zyklischen Materialkennwerte und die elastisch-plastische Kerbgrundbeanspruchung abgeschätzt werden können.
Abschließend wird an realen Fahrwerkskomponenten die Übertragbarkeit auf komplexe Schweißstrukturen analysiert. Anhand des Abgleiches von Versuchs- und Berechnungsergebnissen werden dabei Anwendungsgrenzen und Potentiale für die Auslegung von Fahrwerksbauteilen aufgezeigt.
