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In den hier vorgestellten Untersuchungen wurde das örtliche Konzept, das in der Ausprägung der Richtlinie Nichtlinear vom Forschungskuratorium Maschinenbau (FKM) bisher nur für nicht geschweißte Bauteile anwendbar ist, so angepasst, dass der Nachweis der Ermüdungsfestigkeit von geschweißten Bauteilen ermöglicht wird. Hierzu wurden zum einen Abschätzungen der zyklischen Werkstoffkennwerte und der Schädigungsparameterwöhlerlinien aus der Vickershärte und zum anderen die Berücksichtigung von lokalen Gefügeeigenschaften in der Schweißnaht implementiert. Die Berechnungsalgorithmen wurden anhand von eigens dafür durchgeführten Versuchen sowie Versuchsreihen aus der Literatur validiert. Durch numerische Schweißprozesssimulationen wurde die Möglichkeit einer rechnerischen Ermittlung der Härteverteilung in der Schweißnaht überprüft sowie der Einfluss von Schweißeigenspannungen auf die Ermüdungsfestigkeit bewertet. Mit weiteren numerischen Analysen wurden verschiedene Modellierungsansätze für Schweißnähte untersucht und Empfehlungen für mögliche Vereinfachungen abgeleitet. Die entwickelten Bewertungsmethoden können für eine sichere Auslegung von geschweißten Bauteilen in einem breiten Lebensdauerbereich, inklusive des Kurzzeitfestigkeitsbereichs, angewendet werden.

Der Einfluss von Schweißeigenspannungen auf die Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen wurde an einem Feinkornbaustahl S460NL (Werkstoffnummer 1.8903) untersucht. Schwingfestigkeitsversuche an Längssteifen im Schweißzustand zeigten nahezu keinen Einfluss der Mittelspannung auf die Lebensdauer, während bei spannungsarm geglühten Längssteifen eine Mittelspannungsempfindlichkeit von M = 0,33 ermittelt wurde. Ebenso konnte an Versuchen mit Überlast eine Erhöhung der Schwingfestigkeit beobachtet werden. Rechnerisch wurden die Schweißeigenspannungen in der Längssteife durch eine Schweißsimulation bestimmt und deren Umlagerung unter zyklischer Belastung unter Verwendung von an Werkstoffproben validierten Werkstoffmodellen simuliert. Dabei zeigte sich analog zu röntgenografischen Eigenspannungsmessungen eine mit der Höhe der Belastung zunehmende Reduzierung der Schweißeigenspannungen im Bereich der Nahtübergangskerbe. Unter Verwendung von Schädigungsparametern konnte die Schwingfestigkeit basierend auf den stabilisierten Eigenspannungen und den Lastspannungen rechnerisch ermittelt werden.

Die Anwendung bruchmechanischer Konzepte bei der Festigkeitsbewertung von Schweißkonstruktionen erlaubt prinzipiell neben den werkstoffspezifischen Effekten auch die Wirkung von Eigenspannungen auf vorhandene Imperfektionen quantitativ zu erfassen. Mögliche Vorgehensweisen bei den dafür durchzuführenden Einzelschritten Eigenspannungsermittlung, Beanspruchungsanalyse, Kennwertermittlung und Versagensbewertung werden beschrieben und anhand von Beispielen demonstriert.