Schweißverzug, Schweißeigenspannungen und Schalenstabilität: Fid-Bau Portal

Schweißverzug, Schweißeigenspannungen und Schalenstabilität

Loose, Tobias

Imperfektionen haben Einfluss auf das Stabilitätsverhalten von Kreiszylinderschalen und entstehen u.a. aus dem Fügeprozess. Der Beitrag befasst sich mit numerischen Untersuchungen von Schweißverzug und Schweißeigenspannungen von Kreiszylinderschalen mit einlagig geschweißter Umfangsnaht und deren Einfluss auf das Stabilitätsverhalten unter Axiallast. Betrachtet werden Zylinder und Zylindersegmente aus den Stählen S 235 und S 355 mit Blechdicken von 1 bis 4 mm und Radien von 200 bis 1600 mm. Am Beispiel eines Zylinders wird der Entstehungsvorgang des Schweißverzuges erläutert und der qualitative Verlauf der Radialverformung nach dem Schweißen gezeigt. Auch Besonderheiten bei den entstehenden Eigenspannungen werden erläutert. Der Einfluss des transienten Schweißprozesses einlagiger Umfangsnähte auf die Axialgrenzspannung der Kreiszylinderschale wird mit Hilfe einer Parameterstudie betrachtet. Aus dieser Parameterstudie werden Gesetzmäßigkeiten für den Schweißverzug bei unterschiedlichen Zylinderschlankheiten ermittelt. Die Berechnungen, bei denen der Schweißprozess und der Beulvorgang geschlossen numerisch abgebildet wurde, zeigen einen deutlichen Einfluss des Fügeprozesses auf das Stabilitätsverhalten. Um das über den Umfang veränderliche Eigenspannungs- und Verzugsfeld abzubilden, ist eine Berechnung mit transienter Wärmequelle notwendig. Es wurde gezeigt, dass die für die Grenztragfähigkeit maßgebenden Imperfektionen an Nahtanfangs- und Nahtendbereichen entstehen. Die sukzessive Füllung der Schweißfuge verstärkt die Umfangswelligkeit des Schweißverzuges. Der Werkstoff beeinflusst die Grenzspannung nicht nur aufgrund der Streckgrenze. Durch abweichendes Verhalten bei der Gefügeumwandlung entstehen beim Schweißen bei unterschiedlichen Stahlsorten, jedoch gleichen Temperaturfeldern unterschiedliche Schweißverzüge und damit voneinander abweichende Imperfektionen, die sich wiederum auf die Grenztragfähigkeit auswirken.