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Der Begriff „Materialfehler“ wird nicht nur im Bereich der Schadensanalyse von Laien, Juristen und Ingenieuren sondern auch in der Öffentlichkeit sehr häufig verwendet, leider mit den verschiedensten Bedeutungen. Dies führt immer wieder zu Missverständnissen. Ziel der hier vorgestellten BAM-Untersuchung und Recherche war zu klären, ob und ggf. wo es Definitionen für den „Materialfehler“ gibt, wie der Begriff in den oben angesprochenen Bereichen verwendet wird. Weiterhin wurde untersucht, ob diese Verwendungen / Definitionen in die in der Schadensanalyse definierte Begriffswelt passen bzw. welche Definition ergänzt werden sollte. Im Gegensatz zu „Material“, „Werkstoff1 oder „Werkstofffehler“ ist der häufig verwendete Begriff „Materialfehler“ erstaunlicherweise bisher nicht definiert!
Um den oft verwendeten Begriff des Materialfehlers für die Schadensanalyse und die damit befassten Bereiche einheitlich zu beschreiben, wird folgende Definition vorgeschlagen:
„Materialfehler" sind Werkstoff- und/oder Fertigungsfehler. Darin sind alle Fehler (Abweichungen von Spezifikationen/Normen) im Werkstoff bzw. dessen Herstellung/Fertigung enthalten.
Demgegenüber sind Konstruktions-/Planungsfehler oder Betriebsfehler keine Materialfehler.
Intramedullary hip screws (IMHSs) are implanted for the fixture of pertrochanteric femoral fractures (thigh bone). The present work investigates the failure of an IMHS implant after the rehabilitation period which required a revision surgery where the upper femur had to be replaced by a hip endoprosthesis. Due to litigation the corresponding failure analysis was conducted at BAM Federal Institute for Materials Research and Testing and is the subject of this article. By order of the customer failure causes due to material and fabrication failures should be particularly investigated. Therefore, thorough fractographic, chemical as well as metallographic investigations were carried out. In order to assess possible fabrication failures selected dimensions of the components were compared with the technical drawings and the surface topography was analysed.
The investigation revealed several causes for the fracture of the lag screw which is the implant component intended to fix the position of the femoral head. These are in descending order of relevance: (1) the screw was placed incorrectly and therefore had a smaller bending stiffness, (2) the femoral fracture zone was not stable, i.e., the lag screw 'moved out' of its proper position and (3) the laser marking on the lag screw was relatively large and led to a metallurgical notch at the now, because of the above mentioned points, severely stressed region. A material- or fabrication failure was not the root cause for the fracture of the lag screw. It was mainly due to its incorrect placement during surgery and the instability of the bone fracture. Furthermore, the implant geometry with 130° was not well-suited for the patient's anatomy. A 135°-IMHS might have been biomechanically preferable. Based on the determined failure causes and influences a relative lifetime estimation led to about 10% of the lifetime of a correctly placed 135°-IMHS assuming a sufficiently stable bone fracture zone.
The paper gives an overview on safe life and damage tolerance methods applied to railway axles. It describes failure scenarios due to fatigue crack initiation and propagation. Besides common aspects of design, specific features such as corrosion and impact damage from flying ballast are discussed which may reduce the fatigue strength of axles during service. Potential effects of non-metallic inclusions from the steel manufacturing process are addressed in the context of the very high number of loading cycles railway axles are designed for. With respect to damage tolerance general lines of fracture mechanics residual lifetime analyses are introduced. More specific discussion is provided on aspects such as the threshold value of fatigue crack propagation and reliability aspects of non-destructive inspection.
Vermeidung winderregter Schwingungen im Stahlbau - Schadensanalysen und daraus folgende Maßnahmen
(2007)
Vermeidung winderregter Schwingungen im Stahlbau - Schadensanalysen und daraus folgende Maßnahmen
(2007)