• Grundlagen der FEM (Netzgüte, Validierung, Elementwahl, Modellierung)
• Auffrischung und Anwendung der FEM
• Anforderungen an die FEM Software aus Sicht der Betriebsfestigkeit
• Praktische Tipps für die Anwendung der FEM auf die Betriebsfestigkeit

Anhand eines durch das ganze Seminar gehenden Beispiels wird die Bewertung von FEM Ergebnissen geübt.

Sie lernen einen statischen Nachweis zu führen und dabei gezielt Bauteile höher auszulasten indem Sie plastische Dehnungen zulassen:

• Beanspruchungsarten
• Kerbwirkung
• Stützeffekt
• Überelastische Beanspruchungen
• Bauteilfließkurve

Anwendungsbeispiel: FEM Beispiel: Analyse eines Kranhakens

Sie erfahren wie Sie eine Wöhlerlinie berechnen können um damit FEM Ergebnisse zu interpretieren.

• Dauerfestigkeitsschaubild nach Haigh / Smith
• Berechnung von Wöhlerlinien und Wöhlerliniendarstellungen
• Wechselverformungsverhalten
• Festigkeitshypothesen (z.B. von Mises, Normalspannungshypothese)
• Umgang mit Mehrachsigkeiten
• Hauptsächliche Einflüsse auf die Wöhlerlinie (Schwingfestigkeit) in Anlehnung an die FKM Richtlinie
• Schwingfestigkeitskonzepte: Kerbgrundkonzept in Anlehnung an die FKM Richtlinie

Anwendungsbeispiel: Wöhlerlinie für einen Wellenabsatz berechnen (für FEM Rechnungen)

Hohe Belastungen führen zu plastischen Verformungen. Es müssen deshalb Dehnungen nach dem Örtlichen Konzept bewertet werden. Dieses Konzept finden Sie auch in der FKM Richtlinie nichtlinear wieder.

• Dehnungswöhlerlinien (Manson-Coffin)
• Zyklisches Spannungs-Dehnungsdiagramm (Ramberg-Osgood)
• Schadensparameterwöhlerlinien (Smith Watson Topper)

Übung: Berechnung einer Dehnungswöhlerlinie.

Um ein geschweißtes Bauteil auszulegen, wird ein Nachweis nach dem R1 Konzept oder dem Strukturspannungskonzept geführt. Dazu lernen Sie

• worauf es bei der FEM Modellierung von Schweißnähten ankommt
• das Strukturspannungskonzept anwenden und verstehen
• das örtliche Konzept (R1, bzw. R0,05 Konzept) zu nutzen
• Einflüsse auf die Schweißnähte kennen
• verstehen, wie Sie die Schwingfestigkeit von Schweißnähten verbessern können

Anwendungsbeispiel: Auslegung eines Rohrstutzens

Beliebige Beanspruchungs-Zeit-Verläufe werden einheitlich bzüglich Ihrer Mittelspannungen und Spannungsamplituden ausgewertet. Sie lernen

• Statistische Grundbegriffe
• Klassierungsverfahren mit ein- und zweiparametriger Zählung (z.B. Rainflowzählung)
• Weiterverarbeitung klassierter Beanspruchungsdaten
• Extrapolieren von gemessenen Kollektiven
• Standardkollektive erstellen

Anwendungsbeispiel: Anwendung der Rainflowmethode zur Analyse von Lastkollektiven.

Die eigentliche Lebensdauerberechnung erfolgt durch den Verleich der Wöhlerlinie mit dem Lastkollektiv. Dazu lernen Sie folgendes kennen und anwenden:

• Modelle zur Schadensakkumulation bei schwingenden Beanspruchungen (Miner-Regeln)
• Lebensdauerlinien
• Schadensakkumulation bei überlagerten mechanischen und thermischen Beanspruchungen
• Berücksichtigung statistischer Streuungen bei der Lebensdauerabschätzung und Ableitung geeigneter Sicherheitszahlen

FEM Beispiel: Berechnung der Lebensdauer eines Kranhakens (inkl. FEM)

Die angebotenen praxisnahen Beispiele vermitteln den Teilnehmern anhand überschaubarer Fragestellungen Sicherheit in der Anwendung der kennengelernten Methoden der Betriebsfestigkeitsberechnung. Die Praxisbeispiele dienen als Ausgangspunkt für betriebliche Anwendungen:

• Anwendungen des Kerbgrund-Konzepts auf Auslegungen mit Nennspannungen und örtlich elastischen Spannungen (FEM)
• Zeitstandfestigkeitsnachweis bei ruhenden und quasi-stationären Beanspruchungen
• Abschätzung von Wöhlerlinien und Bauteilwöhlerlinien
• Dauerschwingfestigkeitsnachweise nach überschlägigen Auslegungen, DIN 734 und FKM 183 anhand von (hier war noch ein Punkt!) Nennspannungen und örtlich elastischen Spannungen (FEM)
• Aufbereitung über Lastfolgen bei mehrstufigen Schwingbeanspruchungen (Klassierung und Extrapolation)
• Betriebsfestigkeit mit FEM bei linear-elastischer und elastisch-plastischer Berechnung.
• Es werden keine speziellen Software-Kenntnisse benötigt, die erforderlichen Ergebnisse der FE-Rechnungen werden bereitgestellt.

Anhand eines durch das ganze Seminar gehenden Beispiels wird die Bewertung von FEM Ergebnissen geübt.