Bruchmechanischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile

Die FKM-Richtlinie „Bruchmechanischer Festigkeits­nachweis für Maschinenbauteile“ ergänzt die FKM-Richtlinie zum konventionellen Festigkeitsnachweis um die Bewertung von Bauteilen mit Fehlern. Mit dieser FKM-Richtlinie sind ­Konstrukteure, Berechnungs- und Betriebsingenieure in der Lage, bruchmechanische Fragestellungen schnell und sicher zu beantworten.

Den Teilnehmern werden Grundlagen der Bruchmechanik, der bruchmechanischen Fehlerbewertung sowie eine systematische Vorgehensweise beim bruchmechanischen Festigkeitsnachweis vermittelt. An mehreren praxisrelevanten Beispielen wird die Anwendung der bruchmechanischen Methoden mit Hilfe der Richtlinie erläutert.

• In der Konstruktionsphase können angenommene Fehler bewertet werden, um Geometrie, Werkstoff und Herstellungsverfahren zu spezifizieren.
• Während der Herstellung und im Betrieb kann die Richtlinie benutzt werden, um geeignete ­zerstörungsfreie Prüf­verfahren zur Qualitäts­kontrolle auszuwählen und gegebenenfalls Inspektionsintervalle festzulegen.
• Werden Fehler während des Betriebs entdeckt, können deren Zulässigkeit sowie Gebrauchs­eignung bewertet werden.
  Im Schadensfall können mögliche Schadens­ursachen analysiert werden.

Das Programm im Überblick:

• Grundlagen der Bruchmechanik
  • Bruchmechanische Konzepte
  • Rissantrieb für Bauteile mit Fehlern und ­werkstoffspezifischer Risswiderstand
  • Grenzzustände bei statischer und bei zyklischer Belastung
  • Linear-elastische Bruchmechanik
  • Spannungsintensitätsfaktor K, Risszähigkeit Kic
  • Plastische Zone an der Rissspitze
  • J-Integral und CTOD als Rissbeanspruchungsgrößen
  • Werkstoffspezifische Bruchzähigkeitskennwerte
  • Bewertungsdiagramme CDF und FAD
• Konzept und Struktur der Richtlinie
  • Richtlinie als Teil des Bauteil-Festigkeits­nachweises
  • Referenzdokumente
  • Aufgabenstellung und Lösungsweg
  • Struktur der Richtlinie
• Fehlerzustand und Fehlerersatzmodelle, ­fertigungs- und betriebsbedingte Fehler
  • Auftreten von Fehlern; Fehlerbeschreibung
  • Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung
  • Umsetzung von ZfP-Anzeigen in Rissabmessungen
  • Fehlerorientierung, -form und Wechselwirkung
• Beanspruchungszustand und Modellbildung
  • Statische Beanspruchung
  • Zyklische Beanspruchung mit konstanter und ­variabler Schwingbreite
  • Eigenspannungen
  • Modellbildung für Bauteil und Riss
  • Beanspruchungsparameter: Spannungsintensitätsfaktor K, FAD-Parameter Kr, Plastifizierungsgrad Lr
• Eingangsgröße Werkstoffzustand
  • Mechanisch-technologische Eigenschaften und Einflussfaktoren
  • Bruchmechanische Eigenschaften bei statischer und zyklischer Beanspruchung und Einflussfaktoren
  • Experimentelle Ermittlung
• Werkstoffkennwerte der Richtlinie
  • Werkstoffkennwerte für verschiedene Analyseebenen
  • Bruchmechanische Kennwerte bei statischer und zyklischer Beanspruchung
  • Abschätzungen, Mindestwerte
• Berechnungsprozeduren bei statischer ­Beanspruchung
  • Fehler im Anfangs- oder Endzustand
  • Berechnungsschritte
  • Berechnung der Beanspruchungsparameter
  • Bewertung im FAD
  • Rissinitiierung und Rissinstabilität
• Berechnungsprozeduren bei zyklischer ­Beanspruchung
  • Dauerfestigkeit mit Riss
  • Lebensdauerabschätzung bei Ermüdungsrisswachstum
  • Bruchmechanische Software
• Nachweis, weitere Aspekte
  • Ermittlung von Reservefaktoren
  • Sensivitätsanalyse
  • Zulässigkeitsberwertung
  • probabilistische Berechnungen
  • Berücksichtigung von Mixed-Mode und dynamische Beanspruchung sowie Spannungsrisskorrosion
• Praxisbeispiele und Übungsblock I
  • Modellbildung Welle,
  • Schadensfall Turbinenwelle
  • Selbständige Bearbeitung von Übungsbeispielen
• Finite Elemente in der Bruchmechanik
  • Diskretisierung
  • Rissspitzenelemente
  • J-Integral
  • Schädigungsmodelle
• Schweißverbindungen
  • Schweißnaht-Mismatch
  • Gefügeabhängige Werkstoffcharakterisierung und­ Beanspruchungsanalyse
  • Berücksichtigung von Schweißeigenspannungen
  • Fehlerbewertung mit Mismatch-Grenzkurve
• Bruchmechanische Software
  • Software für bruchmechanische Anwendungen
  • Berechnungsbeispiele
• Praxisbeispiele und Übungsblock II
  • Gebrauchseignung eines geschweißten Rohrs
  • Selbständige Bearbeitung von Übungsbeispielen

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Foto von Chevanon Photography: https://www.pexels.com/de-de/foto/frau-tragt-gelben-schutzhelm-der-fahrzeugteil-halt-1108101/Foto von Chevanon Photography: https://www.pexels.com/de-de/foto/frau-tragt-gelben-schutzhelm-der-fahrzeugteil-halt-1108101/