Rechnerische Lebensdauer

Fast jedes Bauteil eines Fahrzeuges, einer Maschine oder Anlage ist im Betrieb zeitlich veränderlichen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt. Dem Ingenieur stellt sich die Aufgabe, ein Produkt herzustellen und zu betreiben, welches seine Funktion über gesamten Einsatzdauer erfüllt. Diesen hohen Anforderungen an die Sicherheit stehen kurze Entwicklungszeiten, Forderungen nach Leichtbau und wirtschaftlicher Fertigung gegenüber.

Die Betriebsfestigkeit stellt Methoden zur rechnerischen Lebensdauerabschätzung und zur Ermittlung der Bauteillebensdauer im Versuch bereit. Die Anwendung von Rechnung und Versuch eröffnet Möglichkeiten zur sicheren und wirtschaftlichen Auslegung von Bauteilen in einer frühen Phase der Produktentstehung. Mit den Methoden der Ermüdungsbruchmechanik wird komplementär zur Betriebsfestigkeit das Risswachstum beschrieben. Querverbindungen mit Prüfplänen für die zerstörungsfreie Prüfung sowie mit Regeln für die sichere Auslegung werden hergestellt. Die Möglichkeiten und Grenzen der einzelnen Verfahren werden detailliert dargestellt und durch Beispiele und Übungen ergänzt.

Inhalte

  • Betriebsbeanspruchungen (Beanspruchungs-Zeit-Funktion - Zählverfahren, Beanspruchungskollektive/matrizen - Bemessungskollektive - Versuchszeitverkürzung)
  • Beanspruchbarkeit unter konstanter Amplitude (Wöhlerlinie - Ermittlung Zeit- und Dauerfestigkeit - Statistik - Einflussfaktoren auf die Betriebsfestigkeit - hochzyklische Ermüdung)
  • Beanspruchbarkeit unter veränderlicher Amplitude (Versuchstechnik - Lebensdauerlinie - Übertragbarkeit der Versuchsergebnisse zwischen Proben und Bauteilen - Einflussfaktoren - Streuungen)
  • Rechnerische Lebensdauerabschätzung (Nennspannungskonzept - örtliches Konzept - Regelwerke - Treffsicherheit - relative Lebensdauervorhersage)
  • Bruchmechanik (Beanspruchung an der Rissspitze - Rissfortschritt - Einflussgrößen - bruchmechanische Lebensdauerabschätzung)
  • Bemessung und Nachweisführung (dauerfeste und betriebsfeste Auslegung - Konstruktionsmethoden und Nachweisführung

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