The effect of the local and global weld geometry as well as material defects on crack initiation and fatigue strength

Schork, Benjamin; Kucharczyk, Pawel; Madia, Mauro; Zerbst, Uwe; Hensel, Jonas; Bernhard, Julian; Tchuindjang, Didi; Kaffenberger, Matthias; Oechsner, Matthias

doi:10.1016/j.engfracmech.2017.07.001

Cited by 101 publications

(70 citation statements)

References 42 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Der Nahtübergangsradius ρ hat einen Mittelwert von ca. 1 mm und variiert von 0,2 bis 3 mm . Darüber hinaus variiert der Nahtanstiegswinkel θ zwischen 3 und 40 Grad.…”

Section: Probengeometrieunclassified

“…Im Bild ist die Entwicklung des Risses in einigen Konfigurationen dargestellt. Eine Anfangsrisslänge

{normala}_{0} = 0,05 mm

wurde ausgewählt, was ungefähr der vom Projektpartner A1 gemessenen, maximalen Defektgröße von 25 bis 70 µm in den Proben entspricht . Berechnungen wurden bis zur Endrisslänge

{normala}_{End} = 0,5 mm

durchgeführt, was dem gewählten numerischen Anrisskriterium entspricht.…”

Section: Rissfortschrittssimulationen Mit δJeffunclassified

“…3D Berechnungen liegen. Grund dafür ist die Tatsache, dass es sich bei Schweißverbindungen nicht nur um einen Riss entlang des Nahtübergangs handelt, sondern um mehrere Risse und, dass die Anzahl der wachstumsfähigen Risse mit zunehmendem Lastniveau ansteigt .…”

Section: Vergleich Von Ergebnissen Aus Experiments Und Berechnungunclassified

See 2 more Smart Citations

Modellierung des Ermüdungsrisswachstums in Schweißverbindungen unter Berücksichtigung von Schweißeigenspannungen

Ngoula

Beier

Vormwald

2016

Materialwissenschaft Werkst

View full text Add to dashboard Cite

Forschungsergebnisse, die am Fachgebiet Werkstoffmechanik der Technischen Universität Darmstadt innerhalb des DFG‐AiF‐Forschungsclusters IBESS (Integrale Bruchmechanische Ermittlung der Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen) erzielt wurden, werden im Rahmen dieses Beitrags präsentiert [1]. Ziel ist es, die Lebensdauer für den technischen Anriss in Schweißverbindungen unter Berücksichtigung von Schweißeigenspannungen und der Nahtgeometrieparametern zu berechnen. Hierzu werden räumliche, mit rissartigen Imperfektionen versehene Finite Elemente (FE) Modelle erstellt. Die Simulation des Ermüdungsrisswachstums erfolgt unter Anwendung des Node‐Release‐Verfahrens mit dem kommerziellen Finite Elemente‐Programm ABAQUS. Die Schweißeigenspannungen sowie die plastizitätsinduzierten Rissschließeffekte werden berücksichtigt. Um die aus dem Schweißprozess resultierenden Eigenspannungsfelder im Finite Elemente‐Modell abbilden zu können, wurden Strukturberechnungen mit adäquaten thermischen Randbedingungen durchgeführt. Die gemessenen Schweißeigenspannungsprofile konnten damit gut angenähert werden. Als Rissspitzenbeanspruchungsparameter wird das effektive zyklische J‐Integral (ΔJeff) in einer Rissforschrittsgleichung in Verbindung mit einem Potenzgesetz verwendet. Zu diesem Zweck wurde ein Python‐Code geschrieben, um ΔJeff für jede Risslängenkonfiguration zu bestimmen. Die mit ΔJeff berechneten Anrisslebensdauern wurden mit experimentellen Daten verglichen: berechnete und experimentell bestimmte Lebensdauern stimmten gut überein. Der Einfluss von Schweißeigenspannungen auf ΔJeff als auch auf die Anrisslebensdauer wurde numerisch untersucht: Wie erwartet wirken sich Druckeigenspannungen bei niedriger Spannungsamplitude günstig auf die Lebensdauer aus und Zugeigenspannungen führen dagegen zu kürzeren Lebensdauer. Bei höheren Lastamplituden spielen Eigenspannungen praktisch keine Rolle mehr.

show abstract

“…Der Nahtübergangsradius ρ hat einen Mittelwert von ca. 1 mm und variiert von 0,2 bis 3 mm . Darüber hinaus variiert der Nahtanstiegswinkel θ zwischen 3 und 40 Grad.…”

Section: Probengeometrieunclassified

“…Im Bild ist die Entwicklung des Risses in einigen Konfigurationen dargestellt. Eine Anfangsrisslänge

{normala}_{0} = 0,05 mm

wurde ausgewählt, was ungefähr der vom Projektpartner A1 gemessenen, maximalen Defektgröße von 25 bis 70 µm in den Proben entspricht . Berechnungen wurden bis zur Endrisslänge

{normala}_{End} = 0,5 mm

durchgeführt, was dem gewählten numerischen Anrisskriterium entspricht.…”

Section: Rissfortschrittssimulationen Mit δJeffunclassified

See 1 more Smart Citation

Modellierung des Ermüdungsrisswachstums in Schweißverbindungen unter Berücksichtigung von Schweißeigenspannungen

Ngoula

Beier

Vormwald

2016

Materialwissenschaft Werkst

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…An initial crack depth 0 = 0,05 mm was selected, which approximately corresponds to the maximum defect size of 25 to 75 µm that was measured in the specimens. These measurements were carried out by a project partner, see [15,16]. FE calculations were performed up to a final crack depth End = 0,5 mm, which corresponds to the chosen numerical fracture criterion at short crack initiation.…”

Section: Validation Examplementioning

confidence: 99%

“…They were measured and documented by a project partner [15,16]. According to the project partner, has a mean value of approximately 1mm and varies from 0,2 mm to 3,0 mm.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Short fatigue crack growth in welded joints described by the effective cyclic J-integral

Ngoula

Vormwald

2018

MATEC Web Conf.

View full text Add to dashboard Cite

Abstract. The purpose of the present contribution is to predict the fatigue life of welded joints by using the effective cyclic J-integral as crack driving force. The plasticity induced crack closure effects and the effects of welding residual stresses are taken into consideration. Here, the fatigue life is regarded as period of short fatigue crack growth. The node release technique is used to perform finite element based crack growth analyses. For fatigue lives calculations, the effective cyclic J-integral is employed in a relation similar to the Paris (crack growth) equation. For this purpose, a specific code was written for the determination of the effective cyclic J-integral for various lifetime relevant crack lengths. The effects of welding residual stresses on the crack driving force and the calculated fatigue lives are investigated. Results reveal that the influence of residual stresses can be neglected only for large load amplitudes. Finally, the predicted fatigue lives are compared with experimental data: a good accordance between both results is achieved.

show abstract

Development of an automated quality assurance approach for welded joints

Dänekas,

Schaumann,

Ghafoori

et al. 2023

ce papers

View full text Add to dashboard Cite

A more economical and resource‐saving construction of offshore wind energy converters is necessary in order to achieve climate policy objectives. Automated quality assurance of welded joints offers a great potential to enable less conservative manufacturing of the support structures. The main objective of this study is to find a correlation between the parameters that describe the weld geometry and the fatigue life. Butt welded specimens were scanned with a laser line sensor. The weld seam parameters including notch radius and flank angle were evaluated and the stress concentration factors in the notch were determined considering the microstructural support effect. A series of constant amplitude fatigue tests was conducted in order to evaluate S‐N‐curves according to nominal stress approach and notch stress approach. The fatigue results show a good correlation between notch stresses and fatigue life, demonstrating the great potential of the quality assurance approach for evaluating the weld seam geometries.

show abstract

The effect of the local and global weld geometry as well as material defects on crack initiation and fatigue strength

Cited by 101 publications

References 42 publications

Modellierung des Ermüdungsrisswachstums in Schweißverbindungen unter Berücksichtigung von Schweißeigenspannungen

Modellierung des Ermüdungsrisswachstums in Schweißverbindungen unter Berücksichtigung von Schweißeigenspannungen

Short fatigue crack growth in welded joints described by the effective cyclic J-integral

Development of an automated quality assurance approach for welded joints

Contact Info

Product

Resources

About