Maschinen und Anlagen werden auf eine festgelegte Betriebsdauer ausgelegt. Nach Ablauf dieser Betriebsdauer sind die Anlagen oftmals noch intakt, da die Auslegung mit Sicherheiten bzgl. der Lastannahmen und der Materialstreuungen geschehen ist. Erfahren Sie in zwei Artikeln, wie Sie die Restlebensdauer eines Bauteils am Ende seiner Betriebsdauer berechnen können.
In diesem ersten Artikel bekommen Sie einen Überblick über die wichtigsten Schritte und Methoden zur Berechnung der Lebensdauer anhend synthetischer Wöhlerkurven.
Im zweiten Artikel lernen Sie anhand eines kurzen Beispieles wie Sie die Restlebensdauer eines Bauteiles berechnen können.
- Festlegung der Betriebsdauer inkl. der geforderten Ausfallwahrscheinlichkeiten (die Anforderungen)
- Definition oder Ermittlung der Lasten, die über die Lebensdauer auf das Bauteil wirken (das Amplitudenkollektiv mittels Rainflow Zählung ermittelt)
- Abschätzung der Belastbarkeit des Bauteils (die Bauteil-Wöhlerkurve)
- Berechnung der Lebensdauer des Bauteils (die Schadensakkumulation nach der Miner-Regel
Ein Beispiel zur Berechnung der Restlebensdauer:
Üblicherweise erfolgt die Auslegung eines Bauteils in der Art, dass für die Betriebsdauer die Schadenssumme D = 1 erreicht wird. Stellt sich rückblickend heraus, dass die Belastungen und damit das Amplitudenkollektiv niedriger sind als angenommen, kann das Bauteil länger betrieben werden. Da das Amplitudenkollektiv wird während der Betriebsdauer i-mal wiederholt.
- Anzahl der Kollektivwiederholungen bis zum Erreichen der Betriebsdauer:
j = 10 000 h / 50 h = 200
Dies bedeutet, dass das Kollektiv 200 mal wiederholt wird, bis das Ende der Betriebsdauer von 10 000h erreicht ist. - Berechnung der Schädigung zum Ende der Betriebsdauer:
DBetrieb = i * DKoll = 200 * 0,0003
DBetrieb = 0,06 - Berechnung der Restlebensdauer:
Drest = DGrenz – DBetrieb = 0,04
Berechnung der Häufigkeit des zu wiederholenden Kollektives j:
Drest = j * DKoll