FE-Festwalzsimulation und Dauerfestigkeitsberechnung festgewalzter Bauteile mit Konzepten der Schwingbruchmechanik

Festwalzen ist ein anerkanntes und effektives Verfahren zur Steigerung der Schwingfestigkeit zyklisch beanspruchter Bauteile. Die Druckeigenspannungen, die durch den Festwalzprozess in die ermudungsgefahrdete Randschicht eingebracht werden, verhindern bzw. verzogern das Ermudungsrisswachstum. Zur rechnerischen Abschatzung der Schwingfestigkeit festgewalzter gekerbter Bauteile wird ein Berechnungskonzept auf der Basis schwingbruchmechanischer Konzepte vorgestellt. Die Berechnung erfolgt dabei in drei Stufen: • Berechnung der beim Festwalzen induzierten Eigenspannungen durch eine FE-Festwalzsimulation • Berucksichtigung der Umlagerung der Eigenspannungen aufgrund der zyklischen Belastung • Bruchmechanische Bewertung der sich im Kerbgrund bildenden Anrisse und deren Verhalten in der druckeigenspannungsbehafteten Zone. FE-Simulation of Fillet Rolling and Fatigue life Calculation based on Fracture Mechanics Concepts Fillet rolling is a method which significantly improves the fatigue strength of members. Residual stresses induced in the surface layer during the fillet rolling process are able to retard or prevent crack propagation. For fatigue strength prediction of fillet rolled notched members a fracture mechanics based concept is described. It consists of three parts: • Finite element simulation of the fillet rolling process to calculate the residual stresses • Simulation of residual stress redistribution due to cyclic load • Assessment of fatigue cracks starting from notch roots and propagating under compressive residual stresses by means of fracture mechanics.