Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wird zunächst eine ausführliche Basis über dynamisch belastete Bauteile und die damit verbundene Problematik geschaffen. Anschließend werden zahlreiche Datenpunkte (Spannung, Lebensdauer) statistisch ausgewertet und interpretiert.
Die Bachelorarbeit befasst sich mit der statistischen Auswertung der Schwingfestigkeit Schweißnahtprofil-optimierter Stumpfnähte. Zunächst wird die Schwingfestigkeit in geschweißten Bauteilen und Konstruktionen näher betrachtet, die Einflussfaktoren diesbezüglich herausgestellt und einige Methoden zur Verbesserung der Schwingfestigkeit umrisshaft erläutert. Dabei wird die Nachbehandlungsmethode Ausschleifen (engl: burr grinding) ausführlicher dargelegt. Anschließend wird der Effekt von Materialfestigkeit und anderer wichtiger Parameter auf die Schwingfestigkeit nachbehandelter Schweißnähte hervorgehoben.
In dem zweiten Teil der Arbeit wird der international anerkannte Standard: engl: „ASTM E739 − 10 (Reapproved 2015) Standard Practice for Statistical Analysis of Linear or Linearized Stress-Life and Strain-Life Fatigue Data“ vorgestellt und anschließend für die statistische Auswertung eines Datensatzes beispielhaft angewendet. Das Ergebnis der Auswertung besteht aus einer Tabelle mit statistischen Parametern und einer Entwurfswöhlerlinie. Als nächstes werden einige Veröffentlichungen zur Optimierung der Schwingfestigkeit vorgestellt. Gleichzeitig bilden diese Veröffentlichungen einen großen Teil des zu untersuchenden Probenumfangs. Zum Schluss werden die Auswertungsergebnisse zusammengefasst und diskutiert.
Viele Konstruktionen sind zeitlich veränderlichen Beanspruchungen ausgesetzt. Dazu gehören beispielsweise Schiffskonstruktionen, welche durch die Wirkung des Seegangs, periodische Kräfte der Antriebsanlage oder die veränderliche Belastungszustände zyklisch beansprucht werden. Diese Art von Beanspruchung kann unter Umständen zu Anrissen und anschließend zu einem sogenannten Schwingbruch führen. Dieses Verhalten wird als „Werkstoffermüdung“ (engl: fatigue) bezeichnet und führt zu einer geringeren Festigkeit als bei einer rein statischen Belastung. Dies beruht auf den im Werkstoff auftretenden plastischen Verformungen.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Motivation und Hintergründe
- Stand der Technik
- Methoden zur Verbesserung der Dauerfestigkeit
- Konstruktive Methoden zur Verringerung der Spannung an kritischen Stellen
- Herstellungsmaßnahmen
- Nachbehandlungstechniken
- Modifikation der Geometrie des Schweißnahtfußes
- Ausschleifen des Schweißnahtfußes (engl.: burr grinding)
- Einfluss anderer wichtiger Parameter
- Mittelspannungen:
- Blechdicke
- Imperfektionen
- Materialfestigkeit
- Unterschiedliche Nahtnachbehandlungsarten
- Statistische Auswertung
- Schwingfestigkeit und Wöhlerlinie
- Statistische Grundlagen
- Ermittlung der Wöhlerlinie nach ASTM E739 [10]
- Durchführung des ASTM E739-10(2015)-Verfahrens [10] an einem Beispiel
- Literaturrecherche
- Studie 1: Bohrplattform vor der norwegischen Küste
- Studie 2: „CETIM“ Studie zur Schwingfestigkeit der ausgeschliffenen Schweißnähte
- Studie 3: Ausgeschliffene Schweißnähte in Zweitakt-Dieselmotoren
- Studie 4: Nachbehandelte Schweißnähte mittels Drahtborste bei Stahlbrücken
- Studie 5: Nachbehandelte Schweißnähte im Kranbau
- Studie 6: Ermüdungsverhalten hochfester Stähle
- Diskussion
- Ausblick
- Datensätze, Diagramme und statistische Parameter:
- Serie 1-2 aus [12]:
- Serie 3-4 aus [13]:
- Serie 5-7 aus [14]:
- Serie 8 aus [16]:
- Serie 9-10 aus [17]:
- Serie 11 aus [18]:
- Serie 12 aus [19]:
- Serie 13 aus [19]:
- Serie 14 aus [20]:
- Serie 15 aus [20]:
- Serie 16 aus [21]:
- Serie 17 aus [22]:
- Serie 18 aus [23]:
- Serie 19 aus [18]:
- Serie 20 aus [25]:
- Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen
- Einflussfaktoren auf die Schwingfestigkeit
- Methoden zur Verbesserung der Schwingfestigkeit
- Statistische Analyse von Ermüdungsdaten
- Anwendung des ASTM E739-10 (2015) Standards
- Einleitung: Die Arbeit führt in das Thema der Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen ein. Sie erläutert die Bedeutung der Schwingfestigkeit in der Konstruktion, insbesondere im Schiffbau. Die Kerbwirkung von Schweißverbindungen und deren Auswirkungen auf die Lebensdauer werden diskutiert.
- Stand der Technik: In diesem Kapitel werden verschiedene Methoden zur Verbesserung der Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen vorgestellt. Dazu gehören konstruktive Maßnahmen, Herstellungsverfahren und Nachbehandlungstechniken. Die Methode des Ausschleifens (engl.: burr grinding) wird ausführlicher behandelt.
- Statistische Auswertung: Dieses Kapitel befasst sich mit der statistischen Analyse von Ermüdungsdaten. Es werden die Grundlagen der statistischen Analyse und das Standard-Verfahren ASTM E739-10 (2015) erläutert. Anhand eines Beispiels wird die Anwendung des Verfahrens zur Ermittlung einer Wöhlerlinie demonstriert.
- Literaturrecherche: Dieses Kapitel präsentiert verschiedene Veröffentlichungen, die sich mit der Schwingfestigkeit von Stumpfstößen auseinandersetzen. Die Ergebnisse der Studien werden zusammengefasst und die entsprechenden Datensätze werden für die spätere Analyse in dieser Arbeit verwendet.
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der statistischen Auswertung der Schwingfestigkeit von Stumpfnähten, die mit verschiedenen Methoden optimiert wurden. Das Ziel ist, die Auswirkungen dieser Methoden auf die Ermüdungslebensdauer von Schweißverbindungen zu untersuchen und die Ergebnisse mit etablierten Standards und Erkenntnissen aus der Fachliteratur zu vergleichen.
Zusammenfassung der Kapitel
Schlüsselwörter
Die Arbeit fokussiert sich auf die Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen, insbesondere Stumpfnähten. Wichtige Themen sind die Auswirkungen von Schweißnahtprofil-optimierenden Methoden, die statistische Analyse von Ermüdungsdaten sowie die Anwendung des ASTM E739-10 (2015) Standards.
- Citation du texte
- Hadi Bakhschi (Auteur), 2020, Effekt Schweißnahtprofil-optimierender Methoden auf die Schwingfestigkeit von Stumpfstößen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/594853
