Mechanische Zuverlässigkeit

Entwicklung einer Software für den Festigkeitsnachweis von Schweißnähten

Motivation:

Schweißnähte sind eines der wichtigsten Verbindungsmittel in der Technik. Bei wechselnder Belastung sind sie in den allermeisten Fällen die Schwachstellen, die zuerst versagen. Der Nachweis von Schweißnähten erfolgt nach internationalen, europäischen und nationalen Regelwerken je nach Einsatz der Schweißnaht: Druckbehälter, Offshore-Anwendung, Windkraft, Energiesektor, Schienenfahrzeuge, Maschinenbau, Stahlbau, Kranbau usw.

Die Bewertung von Schweißnähten ist, auch in der modernen simulationsgetriebenen Produktentwicklung, eine Herausforderung. Aufgrund der besonderen

Eigenschaften der Schweißnähte sind aufwändige rechnerische Methoden zur Führung des Nachweises erforderlich. Dazu sind speziell auf die Nachweisverfahren zugeschnittene Softwareprodukte notwendig.

Vollautomatisierte, vorschriftenkonforme und damit prüffähige (Abnahmebehörde) Schweißnahtnachweise sind in keiner kommerziellen Software verfügbar. Die Berechnungsingenieure müssen deshalb ihre Auslegung mit aufwändigen manuellen oder teilautomatisierten Methoden durchführen.

Zielsetzung:

Im Rahmen dieses Projektes soll eine Software erstellt werden, die den Nachweis vollautomatisiert und richtlinienkonform und damit prüffähig durchführt. Um die Automatisierungspotentiale zu erschließen, sind insbesondere bei der automatisierten Erkennung der lokalen Nahtsituation Innovationen z. B. durch den Einsatz von Verfahren der Mustererkennung (neuronale Netze) erforderlich und sollen im Rahmen des Projektes umgesetzt werden. Aktuelle Forschungsergebnisse und die geplanten Erweiterungen in der FKM-Richtlinie sowie dem Eurocode sollen dabei ebenfalls berücksichtig werden. Durch die geplanten Arbeiten der wissenschaftlichen Projektpartner soll die Anwendbarkeit der Struktur- und Kerbspannungskonzepte für weitere in der Praxis übliche Nahttypen (Steckschweißverbindungen) und Nachweissituationen (Nahtende, Nahtwurzel) untersucht und auf eine solide Basis gestellt werden. Die gewonnenen Erkenntnisse werden durch den Antragsteller in der Software implementiert und somit in die industrielle Anwendung übertragen.

Die Vorteile gegenüber dem Stand der Technik bestehen in einer erheblichen Beschleunigung des normativen Nachweisvorgangs gegenüber einem Handnachweis um Zehnerpotenzen und gegenüber einem teilautomatisierten Vorgehen um einen Faktor 5-10. Aufgrund der höheren Geschwindigkeit lassen sich mehr Schweißnähte und mehr Lastfallszenarien nachweisen, was zu einer höheren Vorhersagegenauigkeit führt. Bei den Anwendern führen die Zeitvorteile und die Steigerung der Genauigkeit zu relevanten Kosteneinsparungen. Der beschleunigte und sichere Nachweis von Schweißnähten gemäß nationalen bzw. europäischen Normen ist für viele industrielle Branchen von Interesse und hat daher volkswirtschaftliche Bedeutung.

Förderung:

Beteiligte Partner:

  • Ihf Ingenieurgesellschaft mbH
  • Technische Universität Darmstadt, Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik, Fachgebiet Werkstoffmechanik (IFSW)
  • Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Systemzuverlässigkeit, Adaptronik und Maschinenakustik (SAM)

Distr@l Förderprojekt 20_0081_2A; Laufzeit: 25 Monate

Kontakt

Dr.-Ing. Jörg Baumgartner;
Tel: 06151 705-474;
joerg.baumgartner@sam.tu-darmstadt.de