Auswirkung von monotoner und zyklischer Belastung auf die Undichtheit eines Tankbodenecks

Das geschweißte Tankbodeneck eines vertikalen Lagertanks ist eine der gefährdetsten Stellen des Tanks. Füllen und Entleeren oder Erdbeben führen durch das Abheben des Tankbodenecks zu hohen plastischen Dehnungen im Schweißnahtbereich des Tankbodenecks. Einbrandkerben am Übergang von der Kehlnaht zum Grundmaterial verursachen Risse im Kerbgrund, die wachstumsfähig sind und die Undichtheit des Tanks zur Folge haben. Ein geo-metrisch und materiell nichtlineares Finite-Elemente-Modell für zwei typische Tankgeometrien (hoher und breiter Tank) wird vorgestellt und mit der Ermittlung der Risstriebkraft (J-Integral) für Risse im Grund von gegebenen Kerben kombiniert. Bei monotoner Belastung werden die berechneten J-Integrale mit experimentell ermittelten J-Integral-Rissverlängerungswerten verglichen und kritische Kerb- und Risstiefen festgestellt. Bei zyklischer Belastung wird ein Low-Cycle-Fatigue-Konzept für einen wachstumsfähigen Riss im Kerbgrund vorgestellt. Zusätzlich wird ein Schädigungsindikator aktiviert. Die Ergebnisse werden zu einer Aussage über die mögliche Undichtheit infolge intensiver plastischer Verformung in Verbindung mit Risswachstum zusammengefasst.