Querbelastete Stumpfstöße als kritisches Kerbdetail bei Stahlrohrtürmen und Monopiles: Einfluss der geometrischen Kerbwirkung auf die Ermüdungsfestigkeit. Issue 9 (4th September 2018)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Collmann, Mareike; Schaumann, Peter
• Is Part Of: Stahlbau. Volume 87:Issue 9(2018)
• Page Start: 888
• Page End: 896
• Publication Date: 2018-09-04
• Subjects: Ermüdung -- Hochleistungsfügeverfahren -- Nahtgeometrie -- Filter -- elastische Kerbspannung; fatigue -- high performance welding technique -- weld geometry -- filter -- elastic notch stress -- monopile -- wind energy; Mast‐ und Turmbau; masts and towers; Building, Iron and steel -- Periodicals; Strains and stresses -- Periodicals; 624
• DOI: 10.1002/stab.201810016
• Languages: English
• ISSNs: 0038-9145

Abstract

Abstract: Immer größere Abmessungen stellen die gesamte Wertschöpfungskette der Windindustrie vor große Herausforderungen. Eine effiziente Fertigung wird für die Unternehmen immer wichtiger, um dem steigenden Kostendruck standzuhalten und auch auf dem internationalen Markt konkurrenzfähig zu bleiben. Im schweren Stahlbau ist das Schweißen die am weitesten verbreitete Fügetechnik. Durch den Einsatz neuartiger Hochleistungsfügeverfahren sollen zukünftig die Lagenanzahl und die Durchlaufzeit in der Fertigung verringert werden. Für diese alternativen Verbindungen ist nachzuweisen, dass die mechanisch‐technologischen Nahteigenschaften vergleichbar oder sogar besser sind. In diesem Beitrag liegt der Fokus insbesondere auf einer Beurteilung der Ermüdungsfestigkeit. Dabei werden sowohl konventionell Unterpulver (UP)‐geschweißte Stumpfstöße als auch Verbindungen, gefügt mit einer Verfahrenskombination aus UP‐ und Elektronenstrahlschweißen an Atmosphäre, experimentell und analytisch untersucht. Motiviert durch die Frage nach einer optimierten Ermüdungsbemessung mit Berücksichtigung lokaler Nahteigenschaften wurde die Nahtgeometrie aller Schwingproben zunächst vermessen. Um eine allgemeine Vergleichbarkeit dieser Messungen zu gewährleisten, werden Standards für diese Messaufgabe und die anschließende Aufbereitung der Daten vorgeschlagen. Die gemessenen Profile wurden in FE‐Modelle überführt und elastische Kerbfaktoren ermittelt. Bei ausreichender Profilanzahl entlang der Naht kann der spätere Anrissort eindeutig prognostiziert werden. Die statistische Auswertung der Kerbfaktoren in Kombination mit den Schwingversuchen zeigt abschließend einen direkten Zusammenhang zwischen geometrischer Kerbwirkung und Lebensdauer.