Seminar

Festigkeitsnachweis und bruchmechanische Bewertung von Schweißverbindungen

mit Teilnahmebescheinigung

Bewertung von Schweißverbindungen

Der Festigkeitsnachweis geschweißter Konstruktionen kann sowohl experimentell mit Bauteilversuchen als auch rechnerisch erfolgen. Der experimentelle Nachweis am Bauteil ist sehr aufwendig und wird daher wegen der hohen Bauteilkosten, Bauteilstückzahlen oder Bauteilgröße selten durchgeführt. Der rechnerische Festigkeitsnachweis sieht vor, dass durch die Gegenüberstellung der Beanspruchung und des Werkstoffwiderstandes die maximal zulässige Beanspruchbarkeit der geschweißten Konstruktionen sowie deren sicherer Betrieb für eine vorgesehene Lebensdauer gewährleistet sind.

Im Seminar "Festigkeitsnachweis und bruchmechanische Bewertung von Schweißverbindungen" wird zunächst ein Überblick über die Eigenschaften von Schweißverbindungen sowie relevante Aspekte für deren Festigkeit und Gebrauchseignung gegeben.

  • Als wichtiges Ziel werden Sie an numerische und analytische Nachweisverfahren statisch und zyklisch beanspruchter Schweißverbindungen mittels Festigkeitskonzepte herangeführt.
  • In diesem Zusammenhang werden die aktuellen Regelwerke zur Bewertung von Schweißverbindungen vorgestellt und deren Anwendung an verschiedenen Beispielen aufgezeigt.
  • Ein weiterer Schwerpunkt dieses Seminars ist, Sie mit den Maßnahmen zur Erhöhung der Lebensdauer schwingbeanspruchter geschweißter Konstruktionen und deren quantitativen Bewertung vertraut zu machen.

Top Themen

  • Typische Schadensfälle bei Schweißverbindungen
  • Schweißeigenspannungen: Entstehung, Ermittlung, Bewertung
  • Bewertungskonzepte und Regelwerke
  • Lebensdauerbewertung von Schweißverbindungen mit rissartigen ­Defekten
  • Grundlagen und praktische Anwendung bruchmechanischer ­Berechnungsmethoden
  • Verlängerung der Lebensdauer von Schweißverbindungen durch ­Nachbehandlungsverfahren

Inhalten und Ablauf des Seminars

Erfahren Sie im Seminar "Festigkeitsnachweis und bruchmechanische Bewertung von Schweißverbindungen" mehr zu folgenden Themen:

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Programmablauf

Thematische Einführung

  • Arten von Schweißverbindungen
  • Überblick typischer Schadensfälle
  • Übersicht der unterschiedlichen Schadensmechanismen:
  • Sprödbruch
  • plastisches Versagen
  • Ermüdung
  • Bauteilsicherheit und Nachweisverfahren

Eigenschaften von Schweißverbindungen

  • Metallurgie des Schweißens
  • Schweißeigenspannungen: Ursachen, Ermittlung und Bewertung
  • Festigkeit von Schweißverbindungen

Schweißnahtqualität bewerten

  • Auswirkung von Schweißfehlern auf die Schwingfestigkeit
  • Zerstörungsfreie Prüfung von Schweißverbindungen
  • DVS-Merkblätter und IIW-Empfehlungen

Festigkeitskonzepte zur Bewertung von Schweißverbindungen

  • Schwingfestigkeitsverhalten
  • Linear-elastische Konzepte: Nenn-, Struktur- und Kerbspannungskonzept
  • Elastisch-plastische Konzepte (Dehnungskonzepte)
  • Vorstellung der relevanten nationalen und internationalen Richtlinien: FKM-Richtlinie, IIW-Empfehlungen und Eurocode

Praxisbeispiele und Übungsblock 1

  • Die Teilnehmer bearbeiten selbständig praxisnahe Bewertungskonzepte für Schweißverbindungen nach IIW-Richtlinien:
  • Schweißnahtberechnung bei statischer Beanspruchung in Stumpf- und Kehlnähten
  • Festigkeitsnachweis bei zyklischer Beanspruchung in Stumpf- und Kehlnähten

Maßnahmen zur Steigerung der Lebensdauer von
Schweißverbindungen

  • Thermische Nachbehandlung wie z.B. Spannungsarmglühen
  • Mechanische Nachbehandlung
  • Reparatur, Ertüchtigung und Instandsetzung
  • Richtlinien; IIW-Empfehlungen für die Nahtnachbehandlung von geschweißten Stahl- und Aluminiumverbindungen.↓

Grundlagen der Bruchmechanik

  • Linear-elastische und elastisch-plastische Bruchmechanik
  • Beanspruchungsparameter an der Rissspitze
  • Spannungsintensitätsfaktor
  • J-Integral
  • CTOD (Crack Tip Opening Displacement)
  • Werkstoffspezifische Risswiderstandskennwerte
  • Grenzzustände bei statischer und zyklischer Beanspruchung
  • Bruchmechanische Bauteilbewertung

Bruchmechanischer Festigkeitsnachweis nach aktuellen
Regelwerken

  • Übersicht der bruchmechanischen Regelwerke
  • Bruchmechanische Bewertungskonzepte
  • Berechnungen für statisch sowie zyklisch beanspruchte Bauteile mit Rissen
  • Berücksichtigung von Schweißeigenspannungen
  • Besonderheiten der Werkstoffcharakterisierung für geschweißte Bauteile
  • Festigkeits-Mismatch

Simulation mit Finiten Elementen

  • Vernetzung des Rechenmodells
  • Erforderliche Werkstoffeigenschaften
  • Rechnerische Simulation des Schweißprozesses zur Ermittlung von Verzug und Eigenspannungen
  • Rechnerische Simulation von Bauteilen mit Rissen

Vorstellung typischer Anwendungsbeispiele

  • Ermittlung von Schweißeigenspannungen und Integritätsbewertung eines geschweißten Behälters
  • Rissfortschrittssimulation für eine geschweißte Probe

Übungsblock 2

Selbständige Lösungen zur fehlertoleranten Auslegung und Lebensdauerbewertung auf Basis bruchmechanischer Methoden, Anwendung bruchmechanischer Software (Laptops erforderlich)

  • Ermittlung von Spannungsintensitätsfaktoren sowie des zyklischen Rissfortschritts unter Berücksichtigung von Schweißeigenspannungen
  • Konstruktive Kerbe im geschweißten Zylinder
  • Integritäts- sowie Risswachstumsberechnungen für einfache Schweißverbindungen

Zielgruppe

Das Seminar "Festigkeitsnachweis und bruchmechanische Bewertung von Schweißverbindungen" richtet sich an Ingenieure und Konstrukteure aus den Tätigkeitsbereichen:

  • Berechnung und Konstruktion,
  • Qualitätssicherung und –bewertung
  • Schadensanalyse

Ihre Referenten

Dr.-Ing. Igor Varfolomeev

Wissenschaftliche Schwerpunkte: Bruchmechanische Bewertungskonzepte, Versagensbewertung von Werkstoffen und Bauteilen. Dr.-Ing. Igor Varfolomeev ist seit vielen Jahren auf dem Gebiet der bruchmechanischen Bauteilbewertung am Fraunhofer IWM tätig. Er ist einer der Autoren der FKM-Richtlinien „Bruchmechanischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile“ und „Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile unter expliziter Erfassung nichtlinearen Werkstoffverformungsverhaltens“. Er ist deutscher Delegierter der IIW-Kommission X „Structural Performance of Welded Joints–Fracture Avoidance“.

Dr.-Ing. Majid Farajian

Wissenschaftliche Schwerpunkte: Ermüdung von Schweißverbindungen, Schweißfehler, Eigenspannungen und mechanische Oberflächenbehandlung. Dr.-Ing. Majid Farajian ist Leiter der Gruppe „Ermüdungsverhalten“ und der Ansprechpartner für den Themenschwerpunkt Schweißverbindungen am Fraunhofer IWM in Freiburg. Als Co-Vorsitzender der Kommission XIII „Fatigue of Welded Components and Structures“ und Vorsitzender

der Arbeitsgruppe XIII-WG2 „Fatigue Strength Improvement and Retrofit Engineering“ nimmt er seine Verantwortung in dem International Institute of Welding IIW wahr.

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Veranstaltungsnummer: 02SE274

Festigkeitsnachweis und bruchmechanische Bewertung von Schweißverbindungen

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