Bewertung von Maschinenbauteilen mit scharfen Kerben

FKM 2003
Heft Nummer 275
Vorhaben Nr. 243

Kurzfassung:
Der Festigkeitsnachweis für Bauteile mit sehr scharfen Kerben ist nach dem derzeitigen Stand der technischen Regelwerke und Richtlinien nicht oder zumindest wirtschaftlich nicht möglich
Kurzfassung:
Der Festigkeitsnachweis für Bauteile mit sehr scharfen Kerben ist nach dem derzeitigen Stand der technischen Regelwerke und Richtlinien nicht oder zumindest wirtschaftlich nicht möglich. In der kon- struktiven Praxis des Maschinenbaus wird der Bereich scharf gekerbter Bauteile jedoch zunehmend wichtiger. Damit auch Bauteile mit scharfen Kerben zukünftig auf der Grundlage der FKM-Richtlinie berechnet werden können, wurden experimentelle und analytische Untersuchungen zur Erweiterung der Richtlinie für diese Bauteilgruppe durchgeführt. Die experimentellen Untersuchungen umfassten über 50 statische Versuche sowie 38 Versuchsreihen mit insgesamt ca. 470 Einzelversuchen unter Ermüdungsbelastung. Das Versagensverhalten der statischen Versuche wurde mit schädigungsme- chanischen Rechnungen auf der Basis des GURSON-Modells simuliert. Ausgehend von den Versuchen unter Ermüdungsbelastung wurde der Ansatz zur Berechnung von Stützzahlen im Ermüdungsfestigkeitsnachweis der FKM-Richtlinie in den Bereich scharf gekerbter Bauteile unbegrenzt erweitert. Parallel zur Weiterentwicklung des in der Richtlinie verankerten Stützzahlkonzepts wurde die Stütz- zahlberechnung mit Fehlstellenmodellen zur Erfassung des statistischen Größeneinflusses untersucht und in ein Berechnungsprogramm umgesetzt. Bei den hier verwendeten Proben sind die Auswirkungen des statistischen Größeneinflusses in den Hintergrund getreten. Aus grundsätzlichen Erwägungen wird eine Aufnahme des statistischen Größeneinflusses in die FKM-Richtlinie jedoch empfohlen. Die Aufbereitung und eine breite experimentelle Absicherung bringen weiteren Forschungsbedarf mit sich. Bewertung von Maschinenbauteilen mit scharfen Kerben. Berichtsumfang:
286 Seiten einschließlich 264 Bildern, 120 Tabellen und 7 Anhängen Beginn der Arbeiten:
01.03.2000 Ende der Arbeiten:
28.02.2003 Zuschussgeber:
BMWi/AiF-Nr. 12380 N
Forschungsstellen:
Technische Universität Darmstadt Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik Fachgebiet Werkstoffmechanik Obmann des Arbeitskreises:
Prof. Dr.-lng. T. Seeger (federführend) Vorsitzender des Beirats:
Fraunhofer-Gesellschaft e. V. Fraunhofer-lnstitut für Werkstoffmechanik IWM, Freiberg Prof. Dr.-lng. E. Sommer Dipl.-lng. M. Niessner, TU Darmstadt Prof. Dr.-lng. T. Seeger, TU Darmstadt Dr.-lng. J. Hohe, FhG-IWM Freiburg Dr.-lng. D. Siegele, FhG-IWM Freiberg Dr.-lng. H. Waltermann, Barmag AG, Remscheid Dr.-lng. E. h. J. Rabe, Rabe chstadt