A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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Brittle fracture of steel welded structures used in the north of Russia
Zur Untersuchung der Sprödbruchfestigkeit geschweißter Stahlkonstruktionen wird ein theoretisches Verfahren entwickelt, das auf der Basis der mit einem Bruch verbundenen Entropieänderung Bedingungen für den Übergang vom duktilen zum spröden Bruch ableitet. Dabei werden die Temperaturabhängigkeiten für die relative Verdünnung des Stahls in der Zone der Bruchentstehung als Duktilitätskriterium und für die Festigkeitsverminderung aus den thermodynamischen Wahrscheinlichkeiten für den duktilen und den spröden Bruch und aus den Energien für die Dehnung und die Verformung hergeleitet. Das Verfahren wird auf Flansche von Trägern aus C-armem Stahl angewendet. Zur Überprüfung des Verfahrens werden Zugversuche an Überlappstößen gepaarter Eckbereiche auf Flanschen mit Flanschdicken von 8 mm, 12 mm und 16 mm sowie Eckbereichen von (in mm) 75 x 8, 90 x 7 bzw. 100 x 10 durchgeführt. Die verwendeten Werkstoffe sind die Stähle C255 und C345. Die gemessenen Schlagzähigkeiten betragen für den C255-Stahl bei -20 Grad C und den Flanschdicken: 130 J/cm2 (8 mm), 140 J/cm2 (12 mm) und 75 J/cm2 (16 mm) sowie bei -40 Grad C: 110 J/cm2 (8 mm), 80 J/cm2 (12 mm) und 20 J/cm2 (16 mm). Für den C345-Stahl lauten die entsprechenden Werte bei -40 Grad C: 255 J/cm2 (12 mm) und 160 J/cm2 (16 mm) sowie bei -70 Grad C: 65 J/cm2 (12 mm) und 120 J/cm2 (16 mm). Wie aus den Daten ersichtlicht ist, zeigen die geschweißten Überlappstöße eine verminderte Tieftemperatur-Festigkeit, für die das Auftreten eines Sprödbruchmechanismus ursächlich ist. Ein dreidimensionaler Spannungszustand an den Enden der Schweißverbindungen und ein mit wachsender Flanschdicke zunehmendes Verhältnis der Dehnungs- zur Verformungsenergie werden als Erklärung für das Auftreten der Sprödbrüche gegeben. Die Verlagerung der Flanschverbindungen an die Enden der Bauteile führt wegen der damit verbundenen Einschränkung der plastischen Verformungsmöglichkeit zu einer weiteren Verminderung der Tieftemperatur-Festigkeit. (Görges,U.)
Brittle fracture of steel welded structures used in the north of Russia
Zur Untersuchung der Sprödbruchfestigkeit geschweißter Stahlkonstruktionen wird ein theoretisches Verfahren entwickelt, das auf der Basis der mit einem Bruch verbundenen Entropieänderung Bedingungen für den Übergang vom duktilen zum spröden Bruch ableitet. Dabei werden die Temperaturabhängigkeiten für die relative Verdünnung des Stahls in der Zone der Bruchentstehung als Duktilitätskriterium und für die Festigkeitsverminderung aus den thermodynamischen Wahrscheinlichkeiten für den duktilen und den spröden Bruch und aus den Energien für die Dehnung und die Verformung hergeleitet. Das Verfahren wird auf Flansche von Trägern aus C-armem Stahl angewendet. Zur Überprüfung des Verfahrens werden Zugversuche an Überlappstößen gepaarter Eckbereiche auf Flanschen mit Flanschdicken von 8 mm, 12 mm und 16 mm sowie Eckbereichen von (in mm) 75 x 8, 90 x 7 bzw. 100 x 10 durchgeführt. Die verwendeten Werkstoffe sind die Stähle C255 und C345. Die gemessenen Schlagzähigkeiten betragen für den C255-Stahl bei -20 Grad C und den Flanschdicken: 130 J/cm2 (8 mm), 140 J/cm2 (12 mm) und 75 J/cm2 (16 mm) sowie bei -40 Grad C: 110 J/cm2 (8 mm), 80 J/cm2 (12 mm) und 20 J/cm2 (16 mm). Für den C345-Stahl lauten die entsprechenden Werte bei -40 Grad C: 255 J/cm2 (12 mm) und 160 J/cm2 (16 mm) sowie bei -70 Grad C: 65 J/cm2 (12 mm) und 120 J/cm2 (16 mm). Wie aus den Daten ersichtlicht ist, zeigen die geschweißten Überlappstöße eine verminderte Tieftemperatur-Festigkeit, für die das Auftreten eines Sprödbruchmechanismus ursächlich ist. Ein dreidimensionaler Spannungszustand an den Enden der Schweißverbindungen und ein mit wachsender Flanschdicke zunehmendes Verhältnis der Dehnungs- zur Verformungsenergie werden als Erklärung für das Auftreten der Sprödbrüche gegeben. Die Verlagerung der Flanschverbindungen an die Enden der Bauteile führt wegen der damit verbundenen Einschränkung der plastischen Verformungsmöglichkeit zu einer weiteren Verminderung der Tieftemperatur-Festigkeit. (Görges,U.)
Brittle fracture of steel welded structures used in the north of Russia
Sprödbruch von Schweißkonstruktionen aus Stahl im Norden Rußlands
Shafrai, S.D. (author) / Sergeev, A.V. (author)
Welding International ; 10 ; 399-401
1996
3 Seiten, 5 Bilder, 1 Quelle
Article (Journal)
English
Sprödbruch , Schweißkonstruktion , Verformungsbruch , Plastizität , Zugversuch , Schlagzähigkeit , Temperatureinfluss , Aktivierungsenergie , duktil-spröder Übergang , Flansch (Verbindungselement) , kohlenstoffarmer Stahl , Träger (Bauwesen) , Dehnung , Schweißverbindung , Überlappstoß , Spannungskonzentration
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