Lokale Konzepte zur betriebsfesten Auslegung von Naht- und Punktschweißverbindungen*

Kurzfassung Es werden neuere Varianten von Strukturbeanspruchungs-, Kerbbeanspruchungs- und Bruchmechanikkonzepten erörtert. Die zuerst beschriebenen zwei neueren Strukturspannungskonzepte basieren auf einer Linearisierung der Spannungen über die Blechdicke oder über die erwartete Risstiefe bzw. auf der Ermittlung einer lokalen Spannung 1 mm unterhalb der Nahtübergangskerbe. Die gefundenen Strukturspannungen werden mit entsprechenden Wöhlerlinien bewertet. Ein weiteres Strukturspannungskonzept für Feinblechverbindungen mit von der Beanspruchungsart abhängigen (Zug oder Biegung) Wöhlerlinien wird ebenfalls erörtert. Bei den Kerbbeanspruchungskonzepten werden das Kerbspannungskonzept der fiktiven Kerbrundung für Aluminium-Schweißverbindungen mit Blechdicken ab ca. 5 mm mit dem fiktiven Rundradius ρ f = 1 mm und ein Konzept für laserstrahl- und punktgeschweißte Feinblechverbindungen mit dem Ersatzradius ρ = 0,05 mm präsentiert. Ein weiteres Kerbbeanspruchungskonzept, das auf den elastisch-plastischen Kerbdehnungen basiert, lieferte bei Punktschweißverbindungen ermutigende Ergebnisse. Die anschließend dargestellten zwei Bruchmechanikkonzepte für Punkt- bzw. Nahtschweißverbindungen ermöglichen eine realitätsnähere Erfassung der lokalen Verhältnisse verbunden mit einer Reduzierung der Streuung entsprechend ausgewerteter Versuchsdaten und damit eine genauere Festigkeitsprognose im Vergleich zu Struktur- bzw. Nennspannungskonzepten. Für die Lebensdauerabschätzung wird die Schadenssumme D = 0,5 und für die Bewertung mehrachsiger Spannungszustände die Gough-Pollard-Ellipse mit lastfall- und werkstoffabhängigen Schadenssummen empfohlen, die gleichermaßen auf die Nenn-, Struktur- und Kerbgrundkonzepte angewendet werden können.