Schwingfeste Bemessung von Schweißverbindungen nach dem Kerbspannungskonzept mit den Referenzradien rref = 1,00 und 0,05 mm: Vorschläge für zulässige Spannungen Herrn Prof. Dr.-Ing. H. Zenner zum 70. Geburtstag gewidmet

C. M. Sonsino

doi:10.3139/120.100904

Published by De Gruyter May 26, 2013

Schwingfeste Bemessung von Schweißverbindungen nach dem Kerbspannungskonzept mit den Referenzradien r_ref = 1,00 und 0,05 mm

Vorschläge für zulässige Spannungen Herrn Prof. Dr.-Ing. H. Zenner zum 70. Geburtstag gewidmet

Suggested Allowable Equivalent Stresses for Fatigue Design of Welded Joints According to the Notch Stress Concept with the Reference Radii r_ref=1.00 and 0.05 mm

C. M. Sonsino

From the journal Materials Testing

https://doi.org/10.3139/120.100904

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Kurzfassung

Zulässige Spannungen (FAT-Werte) für die schwingfeste Bemessung von Schweißverbindungen nach den Kerbspannungskonzepten mit den Referenzradien r_ref = 1,00 mm für dickwandige Bauteile (t ≥ 5 mm) bzw. 0,05 mm für dünnwandige Konstruktionen (t < 5mm) werden in der Literatur angegeben, ohne zu präzisieren, für die Anwendung welcher Vergleichsspannungshypothese sie gültig sind. Da die örtlichen Vergleichsspannungen sowohl nach der Hauptspannungs- als auch nach der Gestaltsänderungsenergiehypothese (von Mises) berechnet werden können, ist bei der Angabe der zulässigen Spannungen eine Differenzierung nach beiden Hypothesen erforderlich, um je nach angewendeter Hypothese die zutreffende Auswahl zu ermöglichen. Aufgrund bisher verfügbarer Ergebnisse werden FAT-Werte für Stahl, Aluminium und Magnesium für die o.g. Referenzradien nach der Hauptspannungs- und Gestaltsänderungsenergiehypothese sowohl ausgehend von Normal- als auch ausgehend von Schubspannungen zusammengestellt und vorgeschlagen. Die nach den verschiedenen Festigkeitshypothesen ermittelten Kennwerte sind nicht in allen Fällen miteinander kompatibel. Bezüglich der Bewertung von örtlichen mehrachsigen Spannungszuständen unter kombinierten Normal- und Schubbeanspruchungen wird die Anwendung der modifizierten Gough-Pollard-Beziehung empfohlen, um die festgestellte Inkompatibilität zu überwinden.

Abstract

In literature, allowable stresses (FAT-values) are established for the fatigue design of welded joints according to the notch stress concept with the reference radii r_ref = 1.00 mm for thick connections (t ≥ 5 mm) and 0.05 mm for thin connections (t < 5 mm). However, it is not clear for which strength hypothesis they are valid. As local equivalent stresses may be calculated by the principal stress or by the von Mises hypotheses, it is necessary to distinguish between the applied hypotheses. Based on actually available results FAT — values according to the principal stress and the von Mises hypotheses are compiled and suggested for steel, aluminium and magnesium for the above mentioned reference radii. The allowable stresses are derived from normal as well as from shear stresses. However, the values obtained according to the different strength hypotheses are not in all cases compatible with each other. For assessing of local multiaxial stress states under combined normal and shear stresses the application of the modified Gough-Pollard equation is recommended for overcoming the existing incompatibility.

Prof. Dr.-Ing. Cetin Morris Sonsino studierte an der Technischen Universität Darmstadt (TUD) Maschinenbau und ist seit 1973 wissenschaftlicher Mitarbeiter des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, Darmstadt. Er promovierte 1982 auf dem Gebiet der „Kaltverformung und Kurzzeitschwingfestigkeit‟ an der TU Darmstadt. Seit 1990 hat er an der Universität des Saarlandes, Saarbrücken, und seit 2002 an der TU Darmstadt einen Lehrauftrag über „Betriebsfestigkeit — Bauteilgebundenes Werkstoffverhalten‟. Prof. Sonsino ist Obmann des DVM-Arbeitskreises Betriebsfestigkeit, stellvertretender Institutsleiter des LBF und Leiter des Geschäftsfeldes Automotive und Nutzfahrzeuge.

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Online erschienen: 2013-05-26

Erschienen im Druck: 2008-07-01