Strukturierte hochfeste Nieten weisen Vorteile wie stabile Vorspannkraft, hervorragende Auflockerungsbeständigkeit, starke Ermüdungs- und verzögerte Bruchfestigkeit auf und könnten hochfeste Schrauben ersetzen, die derzeit bei ringförmigen Flanschverbindungen von Windturmstrukturen verwendet werden. Allerdings sind die Ermüdungseigenschaften der Nieten in den Flanschen noch nicht ausreichend erforscht. Für ringförmige Flanschverbindungen mit strukturierten hochfesten Nieten wurden vergleichende Modellermüdungsprüfungen und detaillierte numerische Analysen durchgeführt, um Ermüdungseigenschaften und Degradationsmechanismen zu untersuchen. Basierend auf den Lastübertragungseigenschaften des ringförmigen Flansches und statischen Zugversuchen wurden Ermüdungsprüfungen an 12 Modellprüfkörpern durchgeführt, darunter je 6 mit hochfesten Schrauben und hochfesten Nieten; kombiniert mit der lokalen Dehnungs-basierten SWT-Ermüdungsbewertungsmethode wurde eine detaillierte mehrskalige Finite-Elemente-Analyse durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass Ermüdungsversagen bei beiden Probenarten typischerweise an der ersten Gewindegängung auftritt; unter 2 Millionen Lastzyklen betrug die durchschnittliche äquivalente Ermüdungsfestigkeit der hochfesten Nietenproben 68,9 MPa, was etwa 32,2 % über den 52,1 MPa der hochfesten Schrauben liegt; aufgrund des sanfteren Gewindes zwischen der hochfesten Niete und der Buchse sowie der größeren Kontaktfläche zwischen Innen- und Außengewinde wird die Spannungskonzentration an der Gewindewurzel wirksamer reduziert, was die Ermüdungsbeständigkeit verbessert. Bei der Ermüdungsbemessung der ringförmigen Flanschverbindungen mit strukturierten hochfesten Nieten kann die Ermüdungsfestigkeitsklasse der Nieten als FAT 56 mit einem Exponenten m=3 angenommen werden.

Windturm;Ringförmige Flanschverbindung;Strukturierte hochfeste Nieten;Hochfeste Schrauben;Ermüdungseigenschaften;Modellversuche;Numerische Analyse