Richtlinie Nichtlinear 2. Auflage 2025

Inhaltssprache: deutsch

Zum Inhalt:

2. Auflage 2025

200 Seiten

Die FKM-Richtlinie Nichtlinear stellt einen Standard für den rechnerischen Festigkeitsnachweis mit elastischplastischem Werkstoffverhalten dar. Die erste Ausgabe erschien 2019 und war für den Ermüdungsfestigkeitsnachweis zunächst auf einachsige und mehrachsig proportionale Beanspruchungen und damit bezüglich der Anwendbarkeit auf reale Fragestellungen stark beschränkt.

Dies hat zu verschiedenen IGF-Forschungsvorhaben geführt, in denen Erweiterungen der Richtlinie vorangetrieben wurden. Um die Erkenntnisse aus diesen Vorhaben erweitert, liegt nun die zweite Ausgabe vor, mit der auch mehrachsig nichtproportionale Beanspruchungen nachgewiesen werden können. Außerdem wurden neben diversen Anpassungen grundlegende Erweiterungen bezüglich Schweißnähten und randschichtbehafteten Bauteilen vorgenommen.

Die vorliegende 2. Ausgabe wurde vollständig überarbeitet, so dass eine Auflistung aller Änderungen nicht überschaubar ist. Bei der Überarbeitung wurde auf eine Homogenisierung der Symbolik geachtet. So werden beispielsweise die Sicherheitsfaktoren mittlerweile sowohl im statischen als auch im rmüdungsfestigkeitsnachweis mit γ bezeichnet.

Folgende wesentliche Änderungen wurden vorgenommen:

• Ergänzung von allgemeinen Hinweisen bezüglich der Anwendung der vorliegenden Richtlinie durch die Angaben in Kapitel 1.

• Statischer Festigkeitsnachweis:

– Entfernen des Teilsicherheitsfaktors jm für die Zugfestigkeit bzw. das Versagenskriterium Bruch, da der Kennwert Zugfestigkeit im statischen Festigkeitsnachweis keine Rolle spielt.

– Konkretisierung der Vorgabe zur Ermittlung der quasistatischen Kennwerte für die Versagensgrenzkurve und die Spannungs-Dehnungs-Kurve: Beides ist experimentell in Zugversuchen an Proben aus dem Werkstoff im Bauteil zu ermitteln. Hierdurch ist die Anwendung des technologischen Größenfaktors im plastischen Anteil der Spannungs-Dehnungs-Kurve entfallen.

– Aufnahme der statistischen Absicherung der quasistatischen Kennwerte, ehe die Versagensgrenzkurve berechnet wird.

• Ermüdungsfestigkeitsnachweis:

– Unabhängig vom verwendeten Schädigungsparameter:

∗ Der Berechnungsablauf wurde durch die Erweiterung des Nachweises um die folgenden Aspekte

· Randschichtbehaftete Bauteile aus Stahl

· Geschweißte Bauteile aus Stahl

· Mehrachsig nichtproportionale Beanspruchungen und den daraus resultierenden Anforderungen grundlegend überarbeitet und neu strukturiert.

Der aus der 1. Ausgabe bekannte Berechnungsablauf aber ist im Wesentlichen weiterhin enthalten.

∗ Entfernen der Einteilung der Sicherheitsniveaus für die Sicherheitsfaktoren in Abhängigkeit der Redundanz.

∗ Aufnahme der Härte als alternativer Werkstoffkennwert zur rechnerischen Ermittlung von zyklischer Spannungs-Dehnungs-Kurve und Schädigungsparameter-Wöhlerlinie für Stahl.

∗ Aufnahme der Werkstoffgruppen Eisenguss (GJL, GJS, ADI, GJM) und Aluminiumguss mit der Einschränkung, für diese nur mittlere Lebensdauern berechnen zu können.

∗ Vereinfachung der Gleichung zur rechnerischen Ermittlung des zyklischen Verfestigungsexponenten K′, ohne die Genauigkeit der Abschätzung zu verändern.

∗ Erweiterung der Werkstoffgruppe Stahl um die höchstfesten Stähle ab Rm = 1 500MPa durch Anpassung der rechnerischen Ermittlung der Schädigungsparameter-Wöhlerlinie des Werkstoffs.

∗ Konkretisierung der experimentellen Ermittlung der Dauerfestigkeit für den Werkstoff.

∗ Aufteilung der Werkstoffgruppe Stahl in die Untergruppen Einsatzstahl, nichtrostender Stahl und Schmiedestahl einerseits und andererseits anderem Stahl bei der rechnerischen Ermittlung der Dauerfestigkeit für den Werkstoff analog zu [1].

∗ Aufnahme der Nichtproportionalitätskennzahl fnp zur Bewertung der Stärke der Nichtproportionalität des Spannungstensors.

∗ Aufnahme der Mehrachsigkeitskennzahl m zur Charakterisierung des Spannungszustands bezüglich der Zusammensetzung aus Normal- und Schubspannungen.

∗ Erweiterung der vorzeichenbehafteten Vergleichsspannung: Je nach Schubwechselfestigkeitsfaktor des Werkstoffs wird nun die staltänderungsenergiehypothese,

die Normalspannungshypothese oder eine Linearkombinationen aus beiden verwendet. Die Vorzeichenregel wurde angepasst, um Kompatibilität zur skalierten Normalspannung (in Verbindung mit PRAM) herzustellen.

∗ Aufnahme eines Kerbnäherungsverfahrens für randschichtbehaftete Bauteile.

∗ Aufnahme eines Verfahrens zur Berücksichtigung von Eigenspannungen bei proportionalen äußeren Lasten.

∗ Berücksichtigung der Mehrachsigkeitskennzahl m bei der Berechnung des Schädigungsparameters. Hierdurch entfällt der bisher notwendige zweifache Nachweis für den Fall reiner Torsion (Mehrachsigkeitsgrad h = 0).

∗ Aufnahme des Faktors Katm für Nachweisstellen unter der Bauteiloberfläche.

∗ Aufnahme eines neuen Konzepts zur Berücksichtigung der Oberflächenrauigkeit in Abhängigkeit von der Kerbschärfe.

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∗ Neuformulierung des RainflowHCM-Algorithmus zur Simulation der örtlichen Spannungen und Dehnungen mit der Möglichkeit zur Berücksichtigung von Eigenspannungen.

– Schädigungsparameter PRAM (bzw. P):

∗ Aufnahme des repräsentativen Lastvektors ⃗L

∗ zur vereinfachten Beschreibung eines nichtproportionalen Beanspruchungszustands zur Verwendung im Stützwirkungskonzept.

∗ Einführung eines Kritische-Schnittebenen-Verfahrens in Verbindung mit skalierten Normalspannungen zur Behandlung nichtproportionaler Beanspruchungen.

∗ Berücksichtigung der nichtproportionalen Verfestigung.

∗ Berücksichtigung des Faktors Knp in der Schädigungsparameter-Wöhlerlinie für das Bauteil zur Absenkung der Wöhlerlinie bei nichtproportionalen Beanspruchungen.

∗ Einführung des Verfahrens Miner-Haibach statt Miner-elementar für die Schadensakkumulation.

– Schädigungsparameter Z:

∗ Neuformulierung mit dem Schädigungsparameter Z statt PRAJ.

∗ Verweis auf den Berechnungsalgorithmus aus [7] für nichtproportionale Beanspruchungen.

Außerdem wurden:

• die Beispiele den Erweiterungen der Berechnungsalgorithmen folgend grundlegend überarbeitet.

• Normwerte für die Zugfestigkeit zur Verwendung im Ermüdungsfestigkeitsnachweis in Abschnitt 5.4 aufgenommen.

Produktinfo

Produktnummer	9783816307754
EAN	9783816307754
Autoren	FKM
Inhaltssprache	DE

Richtlinie Nichtlinear 2. Auflage 2025