Kehlnähte, die in der Ebene von Bauteilverbindungen belastet werden

1. Belastung durch Axialkraft F _x

Resultierende Scherspannung

Dabei gilt:

	F x	Axialkraft [N, lb]
	A	Tragender Querschnitt der Schweißnahtgruppe [mm 2 , in 2 ]

2. Belastung durch Biegemoment M

Scherspannung am untersuchten Punkt der Naht

Dabei gilt:

	u	Konstante
		- für die Berechnung in metrischen Maßeinheiten u = 1000
		- für die Berechnung in englischen Maßeinheiten u = 12
	M	Biegemoment [Nm, lb ft]
	r	Radiusvektor des untersuchten Schweißnahtpunkts, der mit dem Schwerpunkt der Schweißnahtgruppe zusammenhängt [mm, in]
	J	Polares Trägheitsmoment der Schweißnahtgruppe [mm 4 , in 4 ]

3. Belastung durch Biegekraft F _Y

An jedem Schweißnahtpunkt wird eine durch die Schubkraft F _Y und das Biegemoment M _F verursachte Spannung erzeugt. Die Größe wird mit folgender Formel ermittelt:

M _F = F _Y r _F [Nmm, lb in]

Dabei gilt:

	F Y	Biegeschubkraft [N, lb]
	r F	Hebelarm der Biegekraft, der mit dem Schwerpunkt der Schweißnahtgruppe zusammenhängt [mm, in]

Scherspannung, durch Schubkraft verursacht

Dabei gilt:

	F Y	Biegeschubkraft [N, lb]
	A	Tragender Querschnitt der Schweißnahtgruppe [mm 2 , in 2 ]

Scherspannung, durch das Biegemoment verursacht

- Spannung X-Komponente

- Spannung Y-Komponente

Dabei gilt:

	M F	Biegemoment [Nmm, lb in]
	r Y	Abstand des untersuchten Schweißpunkts vom Schwerpunkt der Schweißnahtgruppe in Richtung der Y-Achse [mm, in]
	r X	Abstand des untersuchten Schweißpunkts vom Schwerpunkt der Schweißnahtgruppe in Richtung der X-Achse [mm, in]
	J	Polares Trägheitsmoment der Schweißnahtgruppe [mm 4 , in 4 ]

Resultierende Scherspannung am untersuchten Schweißpunkt

Dabei gilt:

	τ XM	X-Komponente der Scherspannung, durch das Biegemoment [MPa, psi] verursacht
	τ Y	Scherspannung, durch die Schubkraft F Y ' [MPa, psi] verursacht
	τ YM	Y-Komponente der Scherspannung, durch das Biegemoment [MPa, psi] verursacht

4. Belastung durch allgemeine Kraft F

An jedem Punkt der Naht verursacht eine allgemeine Kraft F eine Spannung entsprechend derjenigen Spannung, die durch die kombinierte Belastung aus dem Biegemoment M _F und den beiden Schubkräften F _X ', F _Y ' mit Angriffspunkt am Schwerpunkt der Schweißnahtgruppe entstehen würde. Dabei gilt:

M _F = F r _F [Nmm, lb in]

F _X' = F cos ϕ [N, lb]

F _Y' = F sin ϕ [N, lb]

Dabei gilt:

	F	Einwirkende Kraft [N, lb]
	r F	Hebelarm der Biegekraft, der mit dem Schwerpunkt der Schweißnahtgruppe zusammenhängt [mm, in]
	ϕ	Richtungswinkel der einwirkenden Kraft [°]

Scherspannung, durch die Schubkraft F _X' verursacht

Scherspannung, durch die Schubkraft F _Y' verursacht

Dabei gilt:

A

Tragender Querschnitt der Schweißnaht [mm 2 , in 2 ]

Scherspannung, durch das Biegemoment verursacht

- Spannung X-Komponente

- Spannung Y-Komponente

Dabei gilt:

	M F	Biegemoment [Nmm, lb in]
	r Y	Abstand des untersuchten Schweißpunkts vom Schwerpunkt der Schweißnahtgruppe in Richtung der Y-Achse [mm, in]
	r X	Abstand des untersuchten Schweißpunkts vom Schwerpunkt der Schweißnahtgruppe in Richtung der X-Achse [mm, in]
	J	Polares Trägheitsmoment der Schweißnahtgruppe [mm 4 , in 4 ]

Resultierende Scherspannung am untersuchten Schweißpunkt

Dabei gilt:

	τ X	Scherspannung, durch die Schubkraft F X' [MPa, psi] verursacht
	τ XM	X-Komponente der Scherspannung, durch das Biegemoment [MPa, psi] verursacht
	τ Y	Scherspannung, durch die Schubkraft F Y ' [MPa, psi] verursacht
	τ YM	Y-Komponente der Scherspannung, durch das Biegemoment [MPa, psi] verursacht

5. Berechnung der Referenzspannung σ _S

Die Referenzspannung wird anhand folgender Formel aus den berechneten Teilspannungen ermittelt:

Wobei für die X-Komponente der Spannung, die am untersuchten Schweißpunkt vertikal zur Nahtrichtung wirkt, die Formel α _X = α ₃ angewendet wird. Im umgekehrten Fall wird α _X = α ₄ angewendet. Das Gleiche gilt für die Y-Komponente der Spannung, die vertikal zur Nahtrichtung wirkt, das heißt α _Y = α ₃ or α _Y = α ₄ .

Dabei gilt:

	τ X	Scherspannung, durch die Schubkraft F X' [MPa, psi] verursacht
	τ XM	X-Komponente der Scherspannung, durch das Biegemoment [MPa, psi] verursacht
	τ Y	Scherspannung, durch die Schubkraft F Y ' [MPa, psi] verursacht
	τ YM	Y-Komponente der Scherspannung, durch das Biegemoment [MPa, psi] verursacht
	α 3	Konversionskoeffizient der Schweißnaht für die Stoßnaht [-]
	α 3	Konversionskoeffizient der Schweißnaht für die Stoßnaht [-]