Biaxiale Ermüdung reibrührgeschweißter Strukturelemente

Abstract

Im Rahmen des EU-Projekts WelAir wurden Kreuzproben auf der biaxialen Prüfanlage des DLR zyklisch belastet. Die Proben wurden aus reibrührgeschweißten Überlappstößen hergestellt und enthielten versteifende Elemente. Um die reale Belastungssituation von innendruckbeaufschlagten Strukturen im Flugzeugrumpf nachzubilden, wurden proportionale, gleichphasige Belastungen aufgebracht, wobei das mit λ bezeichnete Verhältnis der Lasten in den beiden Beanspruchungsrichtungen variierte. Die natürliche Rissinitiierung und das nachfolgende Risswachstum wurden vom Steifigkeitssprung am Nahtanfang und -ende bestimmt, die Risse bildeten sich dort jeweils senkrecht zur Naht aus. Die kleinste Lebensdauer wurde bei einachsiger Beanspruchung in Schweißrichtung (λ = 0) beobachtet. Zusätzliche Lastkomponenten senkrecht zur Schweißnaht (λ > 0) wirkten lebensdauerverlängernd. Ähnlich wie bei Stringerproben verlängerte eine größere Last senkrecht zum Stringer auch die Lebensdauer von reibrührgeschweißten Clip-Stringer-Strukturelementen, aber zusätzlich änderte sich die Lage des versagensrelevanten Risses.