Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Formoptimierung von aufgeschweißten Lamellen unter Ermüdungsbeanspruchung

Aufgeschweißte Lamellen sind eine Standardausführung für Stahlkonstruktionen. Diese werden dabei branchenübergreifend zur Gewichtsoptimierung und als Verstärkungsmaßnahme im Stahl- und Brückenbau, im Stahlwasserbau, im Kran-, Nutzfahrzeug- sowie im Landmaschinenbau eingesetzt. Diese typischen Anwendungsbereiche von aufgeschweißten Lamellen unterliegen allerdings einer wechselnden Beanspruchung und sind daher gegen Materialermüdung auszulegen.

Das Kerbdetail des Lamellenendes ist aufgrund der hohen Kerbschärfe häufig bemessungsmaßgebend für die Dimensionierung und damit für die Wirtschaftlichkeit der Gesamtkonstruktion mitentscheidend. Die Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit ist umso wichtiger, desto höher die Festigkeit des verwendeten Werkstoffs ist, da die Bewertung der Ermüdungsfestigkeit in den derzeitigen Normen und Richtlinien sich lediglich auf den Kerbfall beschränkt. Die Vorzüge der höheren Festigkeit von modernen, gut verarbeitbaren höher- und hochfesten Stahlsorten können daher nicht ausgenutzt werden. Eine Optimierung des Kerbdetails des Lamellenendes ist daher eine entscheidende Maßnahme, um leichte und ökomische Stahlkonstruktionen zu erhalten.

Im Rahmen des geplanten Forschungsprojekts werden neben numerischen Untersuchungen zur Formoptimierung des Lamellenendes über 120 Ermüdungsversuche und 6 Großversuche zur Übertragbarkeit auf reale Abmessungen durchgeführt.

Ziel des Forschungsprojekts ist die Bereitstellung von form- und fertigungsoptimierten Lamellenendkonstruktionen und die Entwicklung eines anwenderfreundlichen Nachweiskonzepts, um die Lebensdauer von geschweißten Stahlkonstruktionen zu erhöhen und leichtere, wirtschaftlichere Konstruktionen zu ermöglichen. Für KMU im Stahl- und Brückenbau, bzw. für die Zulieferbetriebe, die im Kran- und Landmaschinenbau tätig sind, wird so eine Möglichkeit gegeben, besonders wirtschaftlich zu fertigen, während Ingenieurbüros frühzeitig Planungssicherheit bei der Auswahl der Werkstoffe erlangen.