Das Zentralproblem der rechnerischen Lebensdauerabschätzung ist das Problem der Übertragbarkeit. Als erstes ist zu nennen die Relevanz von Schwingfestigkeitsdaten, die an gekerbten oder ungekerbten Proben ermittelt wurden, für das zu betrachtende Bauteil bzw. den kritischen Bereich des Bauteils mit den dort vorliegenden Randbedingungen. Zum anderen ist das Problem der Schadensakkumulation zu nennen, d.h. die Übertragbarkeit von Daten aus Wöhlerversuchen auf das i.d.R. mit veränderlichen Amplituden und Mittellasten beanspruchte Bauteile. Eine in früheren Versuchen ermittelte Datenbasis bot für die Untersuchung dieser Problematik eine gute Voraussetzung. Diese Daten betreffen ein Radzapfen, ein Stahlrad und ein Aluminiumguß-Rad. An diesen Bauteilen wurden neben Wöhlerlinien Betriebsfestigkeitsversuche mit einem Geradlinienkollektiv (Kundenkollektiv) und einem harten Kollektiv (Teststreckenkollektiv) durchgeführt. Für die Räder wurden FE-Rechnungen durchgeführt, wobei die Einspann- und Lagerbedingungen des verwendeten Radprüfstandes abgebildet wurden. Als Vergleichsgrundlage standen Dehnungsmessungen in den im Versuch bestimmten Anrißbereichen zur Verfügung. Für die nachfolgenden Lebensdauerabschätzungen wurden jeweils die elastisch gemessenen Proportionalitätsfaktoren zwischen Last und Beanspruchung am Rißort zugrundegelegt. Auch für die Radzapfen standen Messungen zur Verfügung. Die Vorgehensweise bei der Berechnung wird ausführlich dargelegt. Zur Abschätzung der bei Spitzenlasten örtlich elastisch-plastischen Beanspruchungen wurde die Näherungsformel nach Seeger/Beste eingesetzt. Die örtlich zweiachsige Beanspruchung wurde durch Verwendung der Vergleichsspannung nach v. Mises berücksichtigt. Bei der Ableitung zyklischer Werkstoffdaten stellt das sog. 'Uniform Material Law' (UML) eine geeignete Grundlage dar. In den aufgezeigten Ergebnisdarstellungen sind die Versuchsergebnisse für die Bauteile als Gesamtlebensdauern (Versagenskriterium Bruch) angegeben. Anrißlebensdauern wurden stichprobenartig durch Überwachung und Inspektion ermittelt und liegen zwischen 25 % (Al-Rad) und 80 bis 85 % (Stahlrad, Radzapfen). Die Erkenntnisse der Untersuchungen und Berechnungen bzgl. der Aussagekraft und Übertragbarkeit werden diskutiert und die Umsetzung in die Praxis erörtert.
Rechnerische Betriebsfestigkeitsanalyse für Fahrzeugbauteile - Randbedingungen und Grenzen
1997
15 Seiten, 10 Bilder, 3 Tabellen, 24 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Lebensdauer , Abschätzung , Dauerfestigkeit , Datenbasis , Versuchsergebnis , Randbedingung , Schadensakkumulation , Wöhler-Versuch , Fahrzeugrad , Zapfen , Beanspruchungskollektiv , Wöhler-Kurve , Finite-Elemente-Methode , Dehnungsmessung , Rissbildung , elastische Eigenschaft , plastische Eigenschaft , Näherungsverfahren , Vergleichsspannung (Mechanik) , Materialbruch , Werkstoffbeanspruchung , Stahlrad
Rechnerische Betriebsfestigkeitsanalyse fuer Fahrzeugbauteile - Randbedingungen und Grenzen
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