/ | Experimentelle Ermittlung von Wöhlerlinien großer Schrauben. Abschlussbericht | Fraunhofer IRB | 2009
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Anlass: Schrauben der Größenordnung M48 in Ringflanschverbindungen von modernen Windenergieanlagen (WEA) erfahren Ermüdungsbeanspruchungen aus kombinierten Axial- und Biggespannungen bei über 10 hoch 9 Schwingspielen. Dem Nachweis gegen Ermüdung kommt daher eine große Bedeutung zu. Der im Hochbau für den Nachweis maßgebende EN 1993-1-9 ordnet Schrauben bei Beanspruchungen in Axialrichtung die Wöherllinie der Kerbgruppe 50 zu. Für Durchmesser größer M36 ist diese Wöhlerlinie allerdings nicht abgesichert. Für Schrauben unter reiner Biegebelastung existieren keine Ermüdungsfestigkeitskurven. Ziel: Das Ziel dieses Forschungsprojekts ist die Erstellung von Wöhlerlinien für hochfeste Schrauben des Durchmessers M48 unter Axial-, und Biegebeanspruchungen zur Absicherung bzw. Erweiterung der vorhandenen Richtlinien. Arbeitsplan: 1. Vorversuchsreihe zur Kalibrierung der Messeinrichtung. 2. Schwingversuche im Zeitfestigkeits- und Übergangsbereich an hochfesten Schrauben M48 unter Axialbeanspruchung. 3. Schwingversuche Im Zeitfestigkeits- und Übergangsbereich an hochfesten Schrauben M48 unter Biegebeanspruchung. 4. Statistische Auswertung der Schwingversuche und Erstellung der Wöhlerlinien 5. Schlussbericht. Durchführung: Zur Bestimmung des Zeitfestigkeitsbereichs werden auf zwei Lasthorizonten Schwingversuche mit jeweils 10 Probekörpern durchgeführt. Der Übergangsbereich zur Dauerfestigkeit wird über Schwingversuche mit 30 Probekörpern bestimmt. Als Grundlage für die zu erwartenden Schwingspielzahlen werden für Axialbeanspruchung die Kerbgruppe 50 und für Biegebeanspruchung die Kerbgruppe 71 herangezogen. Die Erstellung der Wöhlerlinien erfolgt im Anschluss durch eine statistische Auswertung der Messergebnisse und liefert als Streubreite die 10-, 50- und 90-prozentige Bruchwahrscheinlichkeit p. Ergebnis: Ergebnis sind die Wöhlerlinien für Schrauben des Durchmessers M48 unter Axial- und Biegebeanspruchung.

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Hochfeste Schrauben großer Abmessungen werden vorwiegend in Flanschverbindungen von modernen Windenergieanlagen eingesetzt. Mittlerweile werden Gewindegrößen bis M42 regelmäßig und in Einzelfällen bis M64 eingesetzt. Während des Betriebs erfahren die Schrauben Ermüdungsbeanspruchungen aus kombinierten Axial- und Biegespannungen mit über 109 Lastwechseln. Die für den Ermüdungsfestigkeits-Nachweis gültige EN-1993-1-9 ist für Schrauben größer M30 nur bis zu einem Gewindedurchmesser M36 abgesichert. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Erstellung von Wöhlerlinien für hochfeste Schrauben des Durchmessers M48 sowohl unter Axial- als auch unter reiner Biegebeanspruchung zur Absicherung bzw. gegebenenfalls Erweiterung der bestehenden Ermüdungsfestigkeitskurven nach EN 1993-1-9.

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