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Kerbgrundkonzepte für die schwingfeste Auslegung von Aluminiumschweißverbindungen am Beispiel der naturharten Legierung AlMg4,5Mn (AW-5083) und der warmausgehärteten Legierung AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6)

Herrn Prof. Dr.-Ing. Cetin Morris Sonsino zum 60. Geburtstag gewidmet
Fatigue design of aluminium welded joints by the local stress concept exemplarily shown on the naturally aged wrought aluminium alloy AW-5083 and the artificially aged wrought aluminium alloy AW-6082 T6
 
: Morgenstern, C.; Hanselka, H.

:

Materialwissenschaft und Werkstofftechnik 37 (2006), Nr.12, S.994-1005
ISSN: 0933-5137
Deutsch
Zeitschriftenaufsatz
Fraunhofer LBF ()
lokales Konzept; fiktiver Ersatzradius; Schwingfestigkeit; Schweissen; Aluminium; Stahl; Kerbspannung

Abstract
Örtliche Kerbspannungskonzepte auf Basis von werkstoff- und gefügespezifischen Kennwerten, wie das Mikrostützwirkungskonzept, weisen Schwächen in der praktischen Anwendbarkeit auf. Anhand von Schwingfestigkeitsergebnissen mit verschiedenen MIG-Aluminiumschweißverbindungen der Legierungen AlMg4,5Mn (AW-5083) und AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6) unter wechselnder und schwellender Beanspruchung wird das Mikrostützwirkungskonzept dem Kerbspannungskonzept mit einem fiktiven Ersatzradius gegenübergestellt. Die Auswertung der Ergebnisse zeigt, dass das örtliche Kerbspannungskonzept mit einem fiktiven Ersatzradius von r(ind f) = 1,0 mm auf Aluminiumschweißverbindungen mit Dicken von t >= 5 bis 25 mm angewendet werden kann, wobei es unabhängig von der Legierung und der Schweißnahtgeometrie (Stumpfstoß mit und ohne Wurzelspalt, Quersteife) ist. Es werden Master-Wöhlerlinien für verschiedene Spannungsverhältnisse, R = -1, 0 und 0,5, vorgeschlagen, die eine Berücksichtigung sowohl von Eigenspannungen als auch belastungsinduzierten Mittelspannungen zulassen. Darüberhinaus wird aus den Ergebnissen der Vorschlag von delta sigma = 70 MPa als FAT-Klasse für das IIW-Regelwerk abgeleitet.

 

Local fatigue design concepts based on material- and microstructural-related parameters, e.g. the microsupport-concept, cannot be regarded as easily applicable. The investigations, which compared the micro-support-concept with the local stress concept with a fictitious notch radius r(f), were carried out with different types of MIG-welded joints of the aluminium alloys AW-5083 and AW-6082 T6 under fully reversed and pulsating axial loading. The evaluation of the results showed that the local stress concept using the fictitious notch radius of r(f) = 1.0 mm can be applied to aluminium welded joints from plates with thicknesses t >= 5 to 25 mm independently from the alloy and weld geometries (fully or partially penetrated butt welds, transversal stiffener). Master design curves are proposed for different stress ratios, i.e. R = -1, 0 and 0.5, which allow the consideration of residual stresses as well as load induced mean stresses. The results permit also the suggestion of Delta sigma = 70 MPa as FAT-value for the IIW-Fatigue Design Recommendations.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-59508.html