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Verifikation nichtlinearer Schadensakkumulationshypothesen
und deren Applikation zur Lebensdauerberechnung



Project Details
Project duration: 09/199512/2000


Abstract
Das Bemühen der Ingenieure schwingbelastete Bauteile so zu bemessen, daß die Lebensdauer eines Produktes der berechneten Nutzungsdauer so genau wie möglich entspricht, unterliegt dem Konzept der Betriebsfestigkeitsrechnung. Hierbei wird bei dynamischen Belastungen eine resultierende dynamische Beanspruchung mit einer zulässigen dynamischen Beanspruchbarkeit mathematisch verknüpft.
Diese mathematischen Hypothesen, die sogenannten Schadensakkumulations-hypothesen werden zur Lebensdauerberechnung und -vorhersage von Bauteilen eingesetzt. Ihre wissenschaftliche Aussagekraft wird von der Treffsicherheit zwischen theoretischen und experimentellen Untersuchungsergebnissen untermauert und ist entscheidend von der Art der mathematischen Akkumulationsvorschrift abhängig. Bei der Lebensdauerrechnung mittels Schadensakkumulationshypothesen werden umfangreiche Unterlagen über Betriebsdauerfunktionen einstufiger Beanspruchungsabläufe für die Berechnung bei mehrstufiger Beanspruchung genutzt.

In diversen Diplom- und Studienarbeiten im Fachgebiet für Leichtbau-Konstruktion sind aus nationalen und internationalen Publikationen über nichtlineare Schadens-akkumulationshypothesen einige aussagekräftige Theorien ausgewählt und analysiert worden. Die Hypothesen wurden im Technikum für Leichtbau-Konstruktion bereits für zweistufige Schwingfestigkeitsuntersuchungen hinsichtlich ihrer Treffsicherheit ausgewertet und verglichen. Die Untersuchungen, auch mit externen experimentellen Untersuchungsergebnissen, zeigen eine deutlich höhere Treffsicherheit der nichtlinearen Schädigungsrechnung für Blockprogrammversuche. Im Rahmen einer Publikation in der ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 97 (1995) 10 wurde der Sachverhalt eines optimierten nichtlinearen Schadensakkumulations-ansatzes zur Diskussion gestellt und erneut bekräftigt.

Da die bisher bekannten linearen Schädigungshypothesen alle einen ungenügenden Schädigungsfunktionsverlauf zeigen, welche den experimentellen Ergebnissen nicht entsprechen, ist es notwendig, eine empirisch ausgereifte, nichtlineare Schädigungstheorie zu spezifizieren. Hierdurch wird ein ausgereiftes experimentelles Untersuchungsspektrum erforderlich sein, welches die nichtlineare Schädigungstheorie mit experimentellen Ergebnissen optimiert und bekräftigt.

Als Ziel der Untersuchung wird eine technikgerechte Anwendbarkeit der Schadensakkumulationshypothese zur Lebensdauerberechnung gefordert. Der Übergang von der Berechnungsvorschrift durch die Schadensakkumulations-hypothese zur Lebensdauerbemessung dynamisch beanspruchter Bauteile wird aufgrund absehbarer nichtlinearer Beanspruchungsverläufe überwiegend nur rechnergestützt ermittelbar sein. Demzufolge wird die Umsetzung der Theorie in ein überschaubares, rechnergestütztes Berechnungskonzept notwendig werden. Aber dennoch muß die manuelle, analoge Ermittlung einer Bauteil-Lebensdauer ebenso anschaulich und handhabbar für jeden Ingenieur bleiben.


Last updated on 2017-11-07 at 14:30