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Statistischer Größeneinfluss und Bauteilfestigkeit

Eine neue Methode zur Ermittlung von Spannungsintegralen
  • Andreas Diemar , Rayk Thumser and Joachim W. Bergmann
Published/Copyright: May 26, 2013
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Kurzfassung

Schwingfestigkeitskennwerte können auf Bauteile anderer Form und Größe mit Hilfe des statistischen Größeneinflusses übertragen werden. Zur Charakterisierung der Größe des hochbeanspruchten Bauteilbereiches wird das Spannungsintegral verwendet. Erfolgt die Ermittlung des Spannungsintegrals durch ein Finite Elemente (FE) Programm, ist die notwendige Zuordnung von Oberfläche oder Volumen zu den Stützstellen der Spannung nur durch spezielle FE-Postprozessoren möglich. Diese unterliegen Einschränkungen bezüglich der Wahl des FE-Programms, der Elemente sowie des Integrationsbereiches (Oberfläche, Volumen). Es wird eine Methode vorgestellt, welche die Zuordnung der Wertepaare Oberfläche und Spannung bzw. Volumen und Spannung durch eine geeignete Wahl von Einheitslastfällen ermöglicht. Mit den erhaltenen Wertepaaren erfolgt die numerische Integration. Diese Methode der Spannungsintegralermittlung aus Einheitslastfällen (SPIEL) ist nicht an ein spezielles FE-Programm gebunden.

Abstract

With the help of the statistical size scale effects, it is possible to transform characteristic values of fatigue life to structural parts having different shape and size. Stress integrals are used to define the required size of the highly stressed parts. If the stress integral is defined by using a FE-program, special FE-processors are required to assign the discreet points of the stress to a surface or a volume. These FE-postprocessors are limited in their capacities by the FE program used, by the choice of the element and by the integration field (surface or volume). In this article a method („SPIEL“) is presented which enables the attribution of the surface or volume to a given loading thanks to an appropriate choice of unit cases. With the couples of values thus obtained it is possible to apply the numerical integration. The method presented is not fixed to any specific FE-programs.


Dipl.-Ing. Andreas Diemar, Jahrgang 1973, studierte Bauingenieurwesen an der Bauhaus-Universität Weimar. Er ist seit Januar 2002 an der Materialforschungs- und -prüfanstalt an der Bauhaus-Universität Weimar beschäftigt.

Dipl.-Ing. Rayk Thumser, Jahrgang 1975, studierte Bauingenieurwesen an der Bauhaus-Universität Weimar. Er ist seit 1999 an der Materialforschungs- und -prüfanstalt an der Bauhaus-Universität Weimar beschäftigt und leitet dort das Fachgebiet Bauteile/Werkstoffe/Baukonstruktion.

Professor Dr.-Ing. Joachim W. Bergmann, Jahrgang 1946, studierte an der TH Darmstadt Maschinenbau. Er promovierte im Fachgebiet Werkstoffmechanik am dortigen Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik. Von 1981 bis 1997 war er in verschiedenen Positionen bei der Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft mbH in Ottobrunn bei München tätig. Seit 1997 ist er wissenschaftlicher Direktor der Materialforschungs- und -prüfanstalt Weimar und Professor für Konstruktions- und Materialanalyse an der Bauhaus-Universität Weimar.


Literatur

1 Kloos, K. H.: Einfluss des Oberflächenzustandes und der Probengröße auf die Schwingfestigkeitseigenschaften. VDI-Bericht Nr. 268, VDI-Verlag, Düsseldorf (1976), S. 6376Search in Google Scholar

2 Weibull, W.: A Statistical Distribution Function of Wide Applicability. Journal of Applied Mechanics18 (1951), 3, S. 293297Search in Google Scholar

3 Weibull, W.: Zur Abhängigkeit der Festigkeit von der Probengröße. Ingenieur- Archiv28 (1959), S. 360362Search in Google Scholar

4 Freudenthal, A.; Gumbel, E. J.: On the statistical Interpretation of Fatigue Tests. Proceedings of the Royal Society of London, Series A 216 (1953), S. 30933110.1098/rspa.1953.0024Search in Google Scholar

5 Gumbel, E. J.: Statistische Theorie der Ermüdungserscheinungen bei Metallen. Mitteilungsblatt für mathematische Statistik8 (1956), S. 97131Search in Google Scholar

6 Heckel, K.; Köhler, J.: Experimentelle Untersuchung des statistischen Größeneinflusses im Dauerschwingversuch ungekerbter Stahlproben. Zeitschrift für Werkstofftechnik6 (1975), S. 5254Search in Google Scholar

7 Köhler, J.: Statistischer Größeneinfluss im Dauerschwingverhalten ungekerbter und gekerbter metallischer Bauteile. Dissertation, Technische Universität München, 1975Search in Google Scholar

8 Böhm, J.: Zur Vorhersage von Dauerschwingfestigkeiten ungekerbter und gekerbter Bauteile unter Berücksichtigung des statistischen Größeneinflusses. Dissertation, Technische Universität München, 1979Search in Google Scholar

9 Krä, C.: Beschreibung des Lebensdauerverhaltens gekerbter Proben unter Betriebsbelastung auf der Basis des statistischen Größeneinflusses. Dissertation, Uni Bw München, 1988.Search in Google Scholar

10 Krä, C.; Heckel, K.: Übertragung von Schwingfestigkeitswerten mit dem statistischen Größeneinfluß. Mat.-wiss. u. Werkstofftechnik20 (1989), S. 255261Search in Google Scholar

11 Bomas, H.; Linkewitz, T.; Mayr, P.; Jablonski, F.; Kienzler, R.; Kutschan, K.; Bacher-Höchst, M.; Mühleder, F.; Seitter, M.; Wicke, D.: Fehlstellenmodell für die Wechselfestigkeit. Materialprüfung40 (1998), S. 5863Search in Google Scholar

12 Bomas, H.; Linkewitz, T.; Mayr, P.: Bewertung des Einflusses von Eigen- und Mittelspannungen auf die Dauerfestigkeit des Stahls 42CrMo4 im vergüteten Zustand. Mat.-wiss. u. Werkstofftechnik29 (1998), S. 270276Search in Google Scholar

13 Schleicher, M.; Bomas, M.; Mayr, P.: Berechnung der Dauerfestigkeit von gekerbten und mehrachsig beanspruchten Proben aus dem einsatzgehärteten Stahl 16MnCrS5. Berichtsband AWT-Tagung Ermüdung hochharter Stähle, Weimar2001, S. 15716210.1515/htm-2001-0024Search in Google Scholar

14 Grimm, D.: Untersuchungen zum statistischen Größeneinfluss – Entwicklung und Verifikation einer FE-basierenden Analysesoftware. Fachgebietsveröffentlichung FS – 4/2001, Technische Universität Darmstadt, 2001Search in Google Scholar

15 Schicker, W.; Brocks, W.; Steglich, D.: Programm zur Berechnung von Weibullspannungen und zur Anpassung der Weibullparameter. Institut für Werkstofforschung, GKSS-Forschungszentrum Geesthacht, 1997Search in Google Scholar

16 Langbein, F.: Visualisierung von Funktionen auf Freiformflächen. Diplomarbeit, Mathematisches Institut A, Universität Stuttgart, 1999Search in Google Scholar

17 Kienzler, R.; Kutschan, K.: Beschreibung des modifizierten Programmpaketes “STAU”. Fachbereich 4, Universität Bremen, 2003Search in Google Scholar

18 Hibbitt, Karlsson & Sorensen, Inc.ABAQUS Standard / Theorie Manual, 2002Search in Google Scholar

Online erschienen: 2013-05-26
Erschienen im Druck: 2004-02-01

© 2004, Carl Hanser Verlag, München

Downloaded on 25.10.2025 from https://www.degruyterbrill.com/document/doi/10.3139/120.100559/pdf
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