Zur Ermüdungsfestigkeit hochfester großer Schrauben

HV-Schrauben großer Durchmesser werden vorwiegend in den Ringflanschverbindungen großer und leistungsstarker Windenergieanlagen (WEA) eingesetzt. Da es sich hierbei um hochdynamisch beanspruchte Bauwerke handelt, kommt dem Ermüdungsnachweis aller Komponenten eine besondere Bedeutung zu. Die bestehenden normativen Regelungen im Bauwesen sind im Hinblick auf Schrauben großer Durchmesser versuchstechnisch nicht abgesichert. Das Ermüdungsverhalten hochfester Schrauben großer Durchmesser ist bislang sowohl experimentell als auch analytisch weitgehend unerforscht. In dieser Arbeit werden Untersuchungen zu der Ermüdungsfestigkeit großer Schrauben auf experimenteller, analytischer und numerischer Ebene durchgeführt. Der experimentelle Teil der Arbeit beinhaltet Schwingversuche sowie Eigenspannungsmessungen an HV-Schrauben M48. Es wird eine vollständige Wöhlerlinie unter Axialbeanspruchung erzeugt und der maßgebenden Wöhlerlinie nach DIN EN 1993-1 gegenüber gestellt. Hierdurch werden die normativen Regelungen versuchstechnisch auf größere Schraubendurchmesser erweitert. Über die Eigenspannungsmessungen soll ermittelt werden, inwieweit ermüdungsrelevante Druckeigenspannungen im Kerbgrund des Gewindes schlussvergüteter Schrauben vorliegen. Die Messungen werden an Probekörpern aus verschiedenen Stadien der Herstellung durchgeführt, um den Einfluss einzelner Prozessschritte auf die Entwicklung fertigungsinduzierter Eigenspannungen zu erfassen. Im analytischen und numerischen Teil der Arbeit werden zunächst allgemeine Untersuchungen an numerischen Schraubenverbindungsmodellen durchgeführt. Der Einfluss verschiedener Geometrieparameter auf die Kerbformzahl im ersten tragenden Gewindegang wird erfasst. Ziel dieser Untersuchungen ist die Ermittlung eines geeigneten FE-Systems für die weiteren Untersuchungen.