Qualitätseinflüsse auf die Schwingfestigkeit laser- und laser-hybridgeschweißter Schiffskonstruktionen

Lokale rechnergestützte Konzepte wie das Kerbspannungs- oder das Struktur-spannungskonzept setzen sich in der heutigen Bemessungspraxis zur Bewertung der Ermüdung von schiffbaulichen Schweißkonstruktionen zunehmend durch. Hierzu ist die Kenntnis der lokalen Nahtgeometrie von Nöten. Da jedoch bisher selten reale Laser- und Laserhybridnähte mit einem Laserscanner aufgemessen wurden, wurde das Kerbspannungskonzept nur vereinzelt auf diese Schweißverbindungen angewendet. Dem Anwender und den Klassifikationsgesellschaften fehlen deshalb die Grundlagen zur Lebensdauerbewertung von laser- und laserhybrid verschweißten Konstruktionen. Im vorliegenden Teilprojekt wurde an über 200 Quersteifen- und Längssteifen-Einzelproben mit Grundplattendicken von 10 mm und 4 mm Schwingfestigkeits-versuche durchgeführt und ausgewertet. Mit parametrischen Finite-Elemente-Modellen wurden Struktur- und Kerbspannungen der Einzelproben berechnet und den Lebensdauern aus den Versuchen gegenüber gestellt. Der Einfluss geometrischer Qualitätsmerkmale wie z. B. dem Winkelverzug oder der Einbrandkerbe auf die Schwingfestigkeit konnte so systematisch untersucht werden. Das Ergebnis stellt die Zuordnung dieser Qualitätsmerkmale in Bewertungsgruppen und zugeordneten FAT-Klassen dar, die es dem Konstrukteur ermöglich durch die Vorgabe von Toleranzgrenzen die Lebensdauer einer Konstruktion sicher vorherzusagen. Durch die im QuInLas-Projekt entwickelten laserschweißgerechten Konstruktionsdetails und durch die erarbeiteten Empfehlungen zur Modellierung und Lebensdauerbewertung von Laser- und Laserhybridschweißverbindungen unter Berücksichtigung von Qualitätsmerkmalen wurde eine Grundlage zur Bemessung dieser Schweißverbindungen für die Praxisanwendung und Vorschriftenentwicklung gegeben. Zudem wurde an einem 3D-Bauteil der Einsatz innovativer laser-spezifischer Konstruktionsdetails rechnerisch geprüft.