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Aspekte der analytischen bruchmechanischen Bauteilbewertung

  • Am Beispiel eines abgesetzten zylindrischen Bauteils (Achsschenkel) werden Probleme der analytischen bruchmechanischen Bauteilbewertung diskutiert. Als Basis-philosophie wird ein Fail Safe-Kriterium (kontrolliertes Versagen) angesetzt. Die Forderung ist, dass sich der Achsschenkel, bevor er bricht, in einem Ausmaß plastisch verformen kann, bei dem der Fahrer bemerkt, dass mit seinem Fahrzeug etwas nicht in Ordnung ist. Um das zu gewährleisten, muss der Werkstoff einen bestimmten Riss-widerstand aufweisen. Dazu werden im hier vorgestellten ersten Teil des Projektes mittels FEM Rissspitzenbeanspruchungen in Abhängigkeit von der Auslenkung des Zylinders und angenommener Rissgrößen ermittelt. Diese finden als Zielgrößen in der weiteren Analyse Anwendung. Da eine einfach umzusetzende Lösung angestrebt wird, werden zusätzlich analytische Rechnungen an Ersatzgeometrien (halbunendliche Platte und Vollzylinder), aber mit den realen Spannungen am Bauteil durchgeführt. Es zeigt sich, dass dieAm Beispiel eines abgesetzten zylindrischen Bauteils (Achsschenkel) werden Probleme der analytischen bruchmechanischen Bauteilbewertung diskutiert. Als Basis-philosophie wird ein Fail Safe-Kriterium (kontrolliertes Versagen) angesetzt. Die Forderung ist, dass sich der Achsschenkel, bevor er bricht, in einem Ausmaß plastisch verformen kann, bei dem der Fahrer bemerkt, dass mit seinem Fahrzeug etwas nicht in Ordnung ist. Um das zu gewährleisten, muss der Werkstoff einen bestimmten Riss-widerstand aufweisen. Dazu werden im hier vorgestellten ersten Teil des Projektes mittels FEM Rissspitzenbeanspruchungen in Abhängigkeit von der Auslenkung des Zylinders und angenommener Rissgrößen ermittelt. Diese finden als Zielgrößen in der weiteren Analyse Anwendung. Da eine einfach umzusetzende Lösung angestrebt wird, werden zusätzlich analytische Rechnungen an Ersatzgeometrien (halbunendliche Platte und Vollzylinder), aber mit den realen Spannungen am Bauteil durchgeführt. Es zeigt sich, dass die Ergebnisse wegen des Steifigkeitsunterschieds zwischen Bauteil und Ersatzgeometrie unvertretbar konservativ sind. Alternativ wird ein hybrides Konzept vorgestellt, für das die Modellparameter mittels FEM bestimmt werden. Es liefert sehr genaue Ergebnisse. Im Rahmen der analytischen Rechenvorschrift können die Lösungen auf andere Werkstoffe übertragen werden, ohne dass zusätzliche FEM-Analysen notwendig sind.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Wolfram BaerORCiD, Marc Breidung, Yusuf Kiyak, Uwe Zerbst, Mauro Madia, M. Küppers
Dokumenttyp:Beitrag zu einem Tagungsband
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Deutsch
Titel des übergeordneten Werkes (Deutsch):Bruchmechanische Werkstoff- und Bauteilbewertung: Beanspruchungsanalyse, Prüfmethoden und Anwendungen
Jahr der Erstveröffentlichung:2022
Organisationseinheit der BAM:9 Komponentensicherheit
9 Komponentensicherheit / 9.4 Integrität von Schweißverbindungen
9 Komponentensicherheit / 9.6 Additive Fertigung metallischer Komponenten
Verlag:DVM
Verlagsort:Berlin
Jahrgang/Band:254
Aufsatznummer:1
Erste Seite:1
Letzte Seite:11
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Analytisches Modell; Bauteilbewertung; FEM; Fail-safe
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Degradation von Werkstoffen
Veranstaltung:54. Tagung des DVM-Arbeitskreises Bruchmechanik und Bauteilsicherheit
Veranstaltungsort:Online meeting
Beginndatum der Veranstaltung:22.02.2022
Enddatum der Veranstaltung:23.02.2022
DOI:10.48447/Br-2022-BB
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:02.03.2022
Referierte Publikation:Nein
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