Damage Tolerant Metallic Fuselage -DaTMet-

Abstract

Wesentliches Ziel des Vorhabens DaTMet ist die Untersuchung des Ermüdungsverhaltens von reibrührgeschweißten AA2024 Verbindungen unter mehrachsigen Belastungen, sowie der Berücksichtigung eines Schweißdefekts, dem Lack of Penetration (LOP). Bei 2 mm dicken Proben betrug die Tiefe des LOPs 0,2 mm. Das Projekt umfasste dabei insgesamt drei Themenbereiche. Bei der biaxialen Prüfung unter zweiachsigen Belastungen wurden flugzeugrumpfähnliche Kreuzproben hinsichtlich des Rissinitiierungsverhaltens untersucht. Während der Ermüdungsversuche diente die digitale Bildkorrelation zur Untersuchung der Rissentwicklung. Weiterhin wurden definierte Spannungszustände in einachsigen Ermüdungsversuchen mit Schweißnähten in 0°, 22.5° und 45° Orientierung getestet. Örtlich ergibt sich somit ein mehrachsiger Spannungszustand. Bei defektfreien FSW-Verbindungen hat die Mehrachsigkeit nur einen vernachlässigbaren Einfluss, sodass die größte Hauptspannung die Lebensdauer bestimmt. Bei LOP-behafteten Schweißnähten dominiert die Normalspannungskomponente senkrecht zur Schweißnaht maßgeblich die Anrissphase. Alle untersuchten Proben können damit einem gemeinsamen Streuband zugeordnet werden, anhand dessen sich Ermüdungslebensdauern abschätzen lassen. Die Schädigungsmechanismen bei zyklischer Belastung wurden sowohl bei einachsigen wie auch bei mehrachsigen Spannungszuständen beobachtet. Hierbei wurden die Ergebnisse von CT-Untersuchungen, DIC-Bilder, Ultraschall-Bilder, Simulationen und REM-Bilder von Bruchflächen miteinander verglichen, um die Rissentstehung im Detail zu untersuchen.