Schwingfestigkeitsbewertung geschweißter Bauteile aus offenen Stahlprofilen

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Offene und geschlossene Profile finden in der Automobilindustrie, im Schienenfahrzeugbau und im Anlagenbau Anwendung für die wirtschaftliche Konstruktion schwingend beanspruchter geschweißter Strukturen. Verschiedene Nachweiskonzepte stehen zur Verfügung, um die Beanspruchung sicherheitsrelevanter Schweißverbindungen zu ermitteln und zu bewerten. Ein Vergleich der Festigkeitskonzepte und deren Ergebnisse auf Bauteilstrukturen fehlt bislang. Die Arbeit wendet das Nenn-, Struktur- und Kerbspannungskonzept auf eine Querträgeranbindung aus dem Untergestell eines Wagenkastens an und identifiziert den Forschungsbedarf. Die Methodik umfasst Untersuchungen an Bauteilen sowie an Detailproben, die in ihrer Beanspruchungskomplexität abgestuft sind. Schwerpunkte liegen auf experimentellen Schwingfestigkeitsversuchen und der Beanspruchungsanalyse mittels Dehnungsanalysen sowie der Modellierung mit Finite-Element-Methoden. Ein Schwingfestigkeitsverhältnis ermöglicht den Vergleich der Versuchsergebnisse und der Festigkeitskonzepte anhand der abgeleiteten Referenzwöhlerlinien. Die Arbeit zeigt Anwendungsmöglichkeiten und -grenzen der untersuchten Konzepte auf und erweitert die Datenbasis durch aktuelle Forschungsergebnisse. Besonders wird der Blechdickenbereich von < 5 mm betrachtet, der in Regelwerken nicht abgedeckt ist. Die Ergebnisse deuten auf flachere Neigungen im Zeitfestigkeitsbereich hin, was die Bemessung der Bauteile unsicher mache