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Diese Arbeit befasst sich mit der Bewertung der Lebensdauer von Gewindeverbindungen anhand des örtlichen Konzepts. Dazu werden lokale Spannungs-Dehnungs-Kurven und ihre Hysteresen mit Hilfe der Finiten-Elemente-Methode ermittelt und anschließend in eine numerische Schädigung umgerechnet. Diese Schädigung in Form eines lokalen Schädigungsparameters wird mit einer Wöhlerlinie verglichen, um letztlich eine ertragbare Lebensdauer zu kalkulieren. Am Anfang des Vorhabens werden die konkreten Aufgabenstellungen, die in der Arbeit behandelt werden, aufgelistet. Ebenso wird ein Überblick über die zu erreichenden Ziele gegeben. Im ersten Hauptabschnitt werden dem Leser grundlegende Kenntnisse aus dem Stand der Technik und Forschung vorgestellt, die im weiteren Verlauf der Arbeit benötigt werden. Es werden allgemeine Informationen zu Gewindeverbindungen und ihren Anwendungen gegeben. Nachfolgend wird eine Zusammenfassung des Ablaufs und der Funktionsweise einer Finiten-Elemente-Berechnung gegeben. Des Weiteren werden die wichtigsten Kenngrößen unter zyklischer Belastung zusammengefasst und deren Ermittlungsmöglichkeiten aufgezeigt. Zudem werden die Mechanismen der Ermüdungsfestigkeit und das Plastizitätsverhalten von Werkstoffen unter schwingender Belastung erläutert. Zuletzt erfolgt eine Vorstellung der verschiedenen Konzepte zur Lebensdauerbewertung. Im nächsten Abschnitt wird dem Leser vermittelt, wie die Spannungs-Dehnungs-Kurven für die Implementierung im FE-Programm ohne Versuche ermittelt werden können. Dabei werden verschiedene Ansätze gezeigt und miteinander verglichen. Diese Kurven werden im nachfolgenden Kapitel an einer Probengeometrie evaluiert, wobei zusätzlich die verfügbaren Materialmodelle untersucht werden. Es erfolgt eine Auswahl des geeignetsten Modells. Als nächstes wird zu einem zentralen Punkt der Arbeit übergegangen, der Finite-Elemente-Modellierung einer Gewindeverbindung. Hier werden die grundlegenden Annahmen und Daten zum Modell beschrieben. Die aufgebrachten zyklischen Lasten und Randbedingungen sowie Kontaktzustände werden detailliert aufgezeigt. Die Wahl der Elementtypen und die Vernetzung im Allgemeinen wird ebenso veranschaulicht. Zum Abschluss dieses Segments werden die relevanten Ergebnisse der numerischen Berechnungen für die nachfolgende Bewertung diskutiert. Im letzten Hauptabschnitt werden die ermittelten Ergebnisse in Form von Hysteresen in eine Schädigung umgerechnet. Davor wird die ertragbare Schädigung des Werkstoffs in Form von Wöhlerlinien ermittelt. Hier werden drei verschiedene Ansätze vorgestellt. Mit Hilfe der lokalen Schädigung erfolgt eine Gegenüberstellung der örtlichen Werte mit den globalen des Werkstoffs als Wöhlerlinien. Daraus werden für verschiedene Spannungsamplituden ertragbare Schwingspielzahlen berechnet, die letztlich eine Punktewolke liefern aus welcher eine Bauteilwöhlerlinie generiert wird. DieseWöhlerlinien werden zur Validierung mit Daten aus der Literatur verglichen. Abschließend wird eine Zusammenfassung aller Ergebnisse festgehalten und die daraus resultierenden Folgerungen aufgezeigt. Zudem wird ein Ausblick auf weitere notwendige Schritte gegeben. This thesis deals with the evaluation of the fatigue life of threaded connections based on the local concept. For this purpose, local stress-strain curves and their hystereses are determined using the finite element method, which then are converted into a numerical damage. This damage in the form of a local damage parameter is compared with a S-N curve in order to ultimately calculate a tolerable number of cycles. At the beginning of the project, the concrete tasks that are dealt with in the thesis are listed. An overview of the objectives to be achieved is also given. In the first main section, the reader is presented with basic knowledge from the state of the art and research that will be required in the further process of the work. General information on threaded connections and their applications is given. In the following, a summary of the procedure and the principle functions a finite element calculation is given. Furthermore, the most important parameters under oscillating load are summarized and their determination possibilities are shown. In addition, the mechanisms of fatigue strength and the plastic behaviour of materials under cyclic loading are explained. Finally, a presentation of the different concepts for fatigue life assessment is given. In the next section, the reader is shown how the stress-strain curves can be determined without tests for implementation in the FE program. Different approaches are shown and compared. These curves are evaluated in the following chapter on a specimen geometry, whereby the available material models are also examined. The most suitable model is selected. In the next step, one key aspect of the project, the finite element modeling of a threaded connection, is introduced. The basic assumptions and data for the model are described. The applied cyclic loads and boundary conditions as well as contact states are shown in detail. The choice of element types and meshing in general is also illustrated. At the end of this segment, the relevant results of the numerical calculations are discussed for the subsequent evaluation. In the last main section, the hystereses results obtained are converted into local damage. Before that, the tolerable damage to the material is determined in the form of a S-N curve. Three different approaches are presented in this thesis. With the help of the local damage a comparison of the local values with the global values of the material as S-N curve is carried out. For different nominal stress amplitudes a tolerable number of cycles are calculated, which finally deliver a point cloud from which a component S-N curve is generated. These S-N curves are compared with data from the literature for validation. Finally, a summary of all results is provided and the conclusions are shown. Furthermore, an outlook on further necessary steps is given.

In der vorliegenden Arbeit wird die Zeitfestigkeit von Verbundträgern mit Profilblechen unter Berücksichtigung der während der Einstufen-Belastung im Versuch auftretenden Veränderungen (zyklische Dübelkennlinien, Kraftumlagerungen, ...) im System Verbundträger behandelt. Aus den Ergebnissen der Push-Out-Versuche wird eine Ermüdungsfestigkeitskurve -Wöhlerlinie - bestimmt, die im weiteren Grundlage der Zeitfestigkeitsuntersuchungen der Kopfbolzendübel in Betongurten mit Profilblechen ist. In einer ersten, vereinfachten Versuchsauswertung werden die Dübelkräfte der Verbundträger über die Elastizitätstheorie nach dem elastischen Schubfluß und unter Annahme starrer Verdübelung (d. h. Ebenbleiben des Gesamtquerschnitts) ermittelt. Daraus wird dann die Zeitfestigkeit berechnet. Die Bestimmung der Restlebensdauer der Verbundmittel über nichtlinear berechnete Dübelkäfte unter Berücksichtigung der Nachgiebigkeit in der Verbundfuge - jedoch mit Steifigkeiten wie bei Erstbelastung - erfolgt in einer zweiten Auswertungsstufe. Um die wahrscheinlichen Vorgänge im Verbundträger unter wiederholter Be- und Entlastung erklären und anschließend in Computersimulationen nachvollziehen zu können, wird in den Kapiteln 4 bis 6 das phänomenologische Verhalten der einzelnen Komponenten des Verbundträgers (Stahlträger, Betongurt und Verdübelung) unter zyklischer Beanspruchung behandelt. Unter der Annahme, daß die einzelnen Komponenten ihr phänomenologisches Verhalten unter zyklischer Beanspruchung auch im Verbundträger -Zusammenwirken der einzelnen Komponenten zu einer gemeinsamen Tragwirkung- beibehalten, wird in Kapitel 7 ein Rechenmodell entwickelt. Mit den hergeleiteten zyklischen Dübelkennlinien und nichtlinearen Computersimulationen werden Schädigungen für alle Elemente (Dübel, Stahlträger) der Verbundträger - zu jedem Zeitpunkt während der Versuchsdauer - bestimmt. Mittels der linearen Schadensakkumulationshypothese von Palmgren-Miner und mit den für die einzelnen Elementen bestimmten Ermüdungsfestigkeitskurven wird daraus die jeweilige Restlebensdauer berechnet. Dabei werden die ständigen Veränderungen im nichtlinearen Tragverhalten der Verbundträger aufgrund der Kraftumlagerungen infolge der zyklischen Kennlinien, der Nachgiebigkeit in der Verbundfuge, des Ausfalls einzelner Dübel, der evtl. auftretenden bleibenden Verformungen, der unterschiedlichen Be- und Entlastungspfade, ..., in den Simulationsberechnungen erfaßt. Abschließend wird das Verbundträgertragverhalten bis zum endgültigen Versagen (Bruch des Trägers) auch nach dem Abscheren (Ausfall) des ersten Dübels dargestellt.