Werkstoffermüdung – Grundlagen, Bewertungskonzepte, Schadensfälle

Trotz vertiefter Erkenntnisse über die bei der Werkstoffermüdung ablaufenden mikrostrukturellen Prozesse, der Entwicklung computerorientierter Simulationswerkzeuge und Berechnungsverfahren sowie von Konzepten der Lebensdauervorhersage, Schädigungs- und Bruchmechanik ist die Werkstoffermüdung auch heute die weitaus häufigste Schadensursache im Maschinen- und Anlagenbau. Ein Ermüdungsbruch kann von der Oberfläche oder unter der Oberfläche ausgehen (Anrissort) und hat ein eindeutiges Erscheinungsbild. Das Seminar will einen Überblick über den erreichten praxisrelevanten Kenntnisstand geben und aus dem Schadensgeschehen ableitbare Problemfelder heraus arbeiten.

Über 80 Prozent der Schäden im Maschinen- und Anlagenbau gehen auf Werkstoffermüdung zurück. Sie erhalten im Seminar einen Überblick über den erreichten praxisrelevanten Kenntnisstand zum Phänomen der Werkstoffermüdung in seinen drei Stadien (zyklische Plastifizierung, Anrissbildung und stabiles Risswachtum bis zum Versagen). Dabei werden die Modelle zur Beschreibung dieser Phasen diskutiert und die vielfältigen Einflussfaktoren auf das Ermüdungsverhalten bewertet.

Ein weit verbreitetes Regelwerk zur Festigkeitsbewertung von Konstruktionen und Bauteilen (FKM-Richtlinie „Rechnerischer Festigkeitsnachweis“) wird vorgestellt und in ausgewählten Details die Wege zur Berücksichtigung der oben genannten Einflussfaktoren dargestellt.

Abschließend werden Sicherheitskonzepte (safe life approach, failure safe approach sowie damage tolerance approach) beschrieben, um einen sicheren Betrieb von Konstruktionen abzusichern.

Das Seminar gibt dem Teilnehmer eine systematische Übersicht zur Werkstoff- und Bauteilermüdung mit dem Schwerpunkt auf metallische Werkstoffe. Sie lernen die unterschiedlichen Aspekte der Übertragbarkeit von an Proben gewonnenen Laborerkenntnissen auf das Bauteilverhalten kennen. Sie verstehen die unterschiedlichen Lebensdauerberechnungskonzepte für rissfreie und rissbehaftete Komponenten, das Regelwerk der FKM-Richtlinie „Rechnerischer Festigkeitsnachweis“ sowie die Sicherheitskonzepte.

Das Programm im Überblick:

• Allgemeines zur Werkstoffermüdung
  
  • Allgemeine Charakteristika des Ermüdungsbruchs
  • Einteilung der zyklischen Belastung/Schwingfestigkeitsprüfung
  • Einstufenbelastung
  • Einflussfaktoren auf das Ermüdungsverhalten
    
    
• Stadien der Werkstoffermüdung
  
  • Zyklische Plastifizierung
  • Anrissbildung
  • Risswachstum
    
    
• Einflussfaktoren auf das Ermüdungsverhalten
  
  • Mittelspannungseinfluss
  • Festigkeitseinfluss
  • Kerbeinfluss
  • Oberflächentechnische Einflüsse
  • Medieneinfluss
  • Variable Amplituden (Betriebsfestigkeit)
    
    
• Anwendungen
  
  • Rechnerischer Festigkeitsnachweis (FKM-Richtlinie)
  • Bruchsicherheitskonzepte

Teilnehmerkreis:

• Technische Fach- und Führungskräfte sowie Ingenieure aus den Bereichen, Werkstoffeinsatz, Fertigung, Schweißen, Qualitätssicherung und Instandhaltung sicherheitsrelevanter Bauteile und Anlagen der Verkehrs- und Kraftwerkstechnik
• Werkstofffachleute und Ingenieure, die mit der Berechnung, Auslegung und Sicherheitsbewertung zyklisch beanspruchter Bauteile befasst sind
• Mitarbeiter in der Werkstoff- und Bauteilprüfung
• Mitarbeiter von Genehmigungs- und Überwachungsbehörden sowie Planungsingenieurgesellschaften
• Schadensanalytiker, Sachverständige, beratende Ingenieure und Zertifizierer von Industrieanlagen

Das Seminar ist geeignet für Branchen wie die Metallurgie, der metallverarbeitenden Industrie, den Stahlbau, dem Gießereiwesen und dem Fahrzeugbau.

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