Vorspannkraftabbau in Schraubenverbindungen unter Schwingbeanspruchung mit zusätzlicher Temperatur
Förderinstitution: AIF/FSV-Vorhaben
Projektnummer: AiF 15320N
Projektlaufzeit: 01.10.2007 bis 31.03.2011
Kurzdarstellung
Schraubenverbindungen gehören nach wie vor zu den wichtigsten lösbaren Verbindungen in nahezu allen Bereichen des Ingenieurwesens. Steigende Anforderungen hinsichtlich Beanspruchbarkeit und Werkstoffausnutzung stellen auch Schraubenverbindungen vor immer größere Herausforderungen. Die Qualität der Verbindung wird dabei in erster Linie anhand der durch die Schraube erzeugten Montagevorspannkraft FM bewertet. Im Betrieb kann es allerdings zu einer Reduktion der Vorspannkraft kommen. Daher ist bei der Auslegung von Schraubenverbindungen darauf zu achten, dass die Vorspannkraft in der Verbindung während der Betriebsbeanspruchung aufgrund von Setzerscheinungen (zeitunabhängige Prozesse) und Relaxationsvorgängen (zeitabhängige Prozesse) nicht soweit abfällt, dass die Funktion der Verbindung nicht mehr sichergestellt ist und es zu Querverschiebung oder partiellen Aufklaffen bis hin zum vollständigen Versagen der Verbindung kommt. Neben den mechanischen Beanspruchungen haben thermisch überlagerte Zusatzbeanspruchungen einen erheblichen Einfluss auf die Relaxation und damit auf die Höhe des Vorspannkraftabfalls. Für die Beschreibung des Vorspannkraftabfalls von Schraubenverbindungen unter statischer Beanspruchung sind zahlreiche Untersuchungen vorhanden. Der Vorspannkraftabbau unter zyklischer und thermischer Beanspruchung wurde hingegen bisher kaum betrachtet. Daher existieren hier, speziell bei modernen Leichtmetallschrauben, erhebliche Wissenslücken.