Beitrag zur vereinfachten Eigenspannungsberechnung von Mehrlagenschweißverbindungen

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Im Betrieb überlagern sich Eigenspannungen mit Lastspannungen und beeinflussen die Lebensdauer geschweißter Konstruktionen. Daher ist die Kenntnis des Eigenspannungszustands für die Auslegung von großer Bedeutung. Zerstörende Messverfahren sind bei geringen Losgrößen nicht zielführend, während zerstörungsfreie Verfahren verfahrensspezifische Nachteile wie begrenzte Auflösung aufweisen. Eigenspannungsgradienten in Blechdickenrichtung lassen sich damit nicht bestimmen. Eine Alternative ist die Virtualisierung der Konstruktion mithilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM), die Aussagen über Eigenspannungszustände an messtechnisch nicht zugänglichen Orten ermöglicht. Allerdings gibt es Grenzen und Fehlerquellen bei der Eigenspannungsberechnung mit FEM, insbesondere aufgrund feiner Diskretisierung und hochgradiger Nichtlinearität. Bei Mehrlagenschweißverbindungen können hohe Rechenzeiten den praktischen Nutzen einschränken, was oft zu radikalen Vereinfachungen führt. Diese Vereinfachungen, wie die Vermeidung hoher Diskretisierungsgrade und die Reduktion der Schweißlagen, können jedoch die Ergebnisgenauigkeit beeinträchtigen. Die Arbeit untersucht an messtechnisch verifizierten Referenzmodellen, welche Vereinfachungsstrategien bei der Schweißstruktursimulation anwendbar sind, um eine akzeptable Genauigkeit zu erreichen. Es wurde gezeigt, dass viele gängige Vereinfachungsansätze nur bedingt zulässig sind und Gefahren für den Anwender be