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Postprozessor FEMFAT spart Zeit und Kosten bei der betriebsfesten Bauteilauslegung
Die betriebsfeste Auslegung von Bauteilen spielt in vielen Bereichen des Maschinenbaus, insbesondere im Fahrzeugbau, eine bedeutende Rolle. Zunehmende Forderungen nach kürzeren Entwicklungszeiten lassen sich jedoch nur durch eine kontinuierliche Zeiteinsparung in allen Bereichen - von der Idee bis zum fertigen Serienteil - erfüllen.
Im Gesamtablauf von der Konstruktion bis zum Serienteil stellt der Versuch einen kosten- und zeitintensiven Faktor dar. Aus diesem Grund werden verstärkt rechnerische Methoden eingesetzt. Im anzustrebenden Idealfall wird ein mit einer FEM-Rechnung überprüftes Bauteil so optimiert dem Versuch übergeben, daß anschließend keine Konstruktionsänderung aus Festigkeitsgründen mehr erforderlich ist. Dieses Ziel kann nach heutigen Erkenntnissen sicherlich nur näherungsweise erreicht werden, da das Modell der Berechnung immer eineAbstraktion der Realität bildet, welches nur die Einflüsse berücksichtigen kann, die bekannt und mathematisch beschreibbar sind. Hinzu kommt, daß die Festigkeitsanalyse mit Hilfe der FE-Methode Schwierigkeiten und Unsicherheiten bei der Beurteilung der Spannungen und Dehnungen im Hinblick auf die Haltbarkeit der betrachteten Bauteile in sich birgt.
Mit dem Postprozessor FEMFAT, welcher auf die elastische FEM-Berechnung aufsetzt, wird die Bewertung der Spannungsamplitude unter Berücksichtigung des relativen Spannungsgradienten zur Erfassung der örtlichen geometrischen Bedingungen (Kerbform) vorgenommen. In der gesamten Festigkeitsbeurteilung wird neben der Höhe und dem Verlauf der Spannungen auch das Belastungskollektiv berücksichtigt. Verarbeitet werden Spannungen aus Membran-, Schalen- und 3D Solid-Elementen. Der Berechnung zugrundegelegt werden Festigkeits- und Wöhlerliniendaten von ungekerbten Probestäben, wobei verschiedene Einflußfaktoren (Mittelspannung, Spannungsgradient, Oberflächenrauhigkeit, lokale plastische Verformung) berücksichtigt werden. Im Anschluß an die rechnerische Lebensdauerabschätzung ist eine Beurteilung der Ergebnisse erforderlich. Diese erfolgt durch experimentelle Absicherung und aufgrund von langjähriger Erfahrung.
Durch den Einsatz moderner Rechenverfahren steht am Institut für Maschinelle Anlagentechnik und Betriebsfestigkeit ein Werkzeug zur Verfügung, die betriebsfeste Auslegung von Bauteilen zeit- und kostenoptimert durchzuführen und das nach dem heutigen Stand der Technik mögliche Maß an Sicherheit und Zuverlässigkeit einer Lebensdauerabschätzung zu erfüllen.
Kontakt
Institut für Maschinelle Anlagentechnik und Betriebsfestigkeit, Leibnizstraße 32, 38678 Clausthal-Zellerfeld, Fax: (05323) 72-3516, Prof. Dr.-Ing. H. Zenner, Tel: (05323) 72-2201, Dipl.-Math. T. Graf, Tel: (05323) 72-3524
Criteria of this press release:
Materials sciences, Mechanical engineering
transregional, national
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German
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