Volume 49, Issue 3

Kurzfassung Ausgehend von einer Beschreibung der Phasen der Ermüdungsrissausbreitung werden die da/dN-DK-Kurve sowie verschiedene Einflussfaktoren auf die Risswachstumskinetik wie Risslänge, Belastungsgeschichte, Kerben und Umgebungsbedingungen diskutiert. Es werden Hinweise gegeben, wie die Kennwertkurven in der Bauteilbewertung anzuwenden sind, wobei die Schwerpunkte auf das klassische Schadenstoleranzkonzept sowie noch in der Entwicklung befindliche Konzepte einer bruchmechanisch gestützten Betriebsfestigkeit gelegt werden.

Kurzfassung Bei der Untersuchung von Stahlfeinblechen wurde ein Näherungsverfahren entwickelt, bei dem das bestehende Kennwertesystem ersetzt und die Neigung der plastischen und elastischen Gerade im Manson-Coffin-Diagramm nicht mehr als konstant angenommen wird. Die „Method of Variable Slopes (MVS)“ benötigt zur Bestimmung der zyklischen Kennwerte lediglich die Zugfestigkeit und den Elastizitätsmodul des Werkstoffes sowie den Vergleichsumformgrad, wenn eine Blechumformung vorliegt. Die Übertragung dieser Methodik auf das „Uniform Material Law (UML)“ führt zu einer Verbesserung der Abschätzung zyklischer Kennwerte von Werkstoffen und Halbzeugen der Datensammlung „Materials Data for Cyclic Loading“ von Boller, Seeger und Bäumel.

Kurzfassung Der Fertigungsprozess hat oftmals einen signifikanten Einfluss auf das Materialverhalten und die Werkstoffkennwerte für die Lebensdaueranalyse. Dieser Einfluss kann experimentell oder mit Näherungslösungen abgeschätzt werden. Mit Hilfe von fertigungsabhängigen Werkstoffkennwerten und experimentellen oder rechnerischen Spannungsanalysen kann die Betriebsfestigkeit von Bauteilen zuverlässig bewertet werden.

Kurzfassung Alle technischen Bauteile, die eine Funktion zu erfüllen haben, müssen so konstruiert, ausgelegt und hergestellt werden, dass diese Funktion zuverlässig und sicher über die geplante Lebensdauer ausgeführt wird. Die Auslegung erfolgt nach den Regeln der Festigkeitsberechnung, für die entsprechende Werkstoffkennwerte erforderlich sind. Eine besondere Bedeutung kommt dabei der Übertragbarkeit der Werkstoffkennwerte auf Bauteile zu, unter anderem bei entsprechenden Rechnersimulationen, für die in der Regel Werkstoffgesetze erforderlich sind. Im vorliegenden Beitrag wird an Beispielen dieser Zusammenhang demonstriert.

Kurzfassung Ziel dieses Beitrags ist es, die relevanten Schritte für die Lebensdauerbestimmung von Aluminium-Silizium-Zylinderköpfen bei thermomechanischer Ermüdung (TMF) zu erläutern. Aus werkstoffmechanischer Sicht werden Versagensmechanismen und Schädigungsentwicklung für die verwendeten Aluminum-Silizium-Gusslegierungen angesprochen und Möglichkeiten der kontinuumsmechanischen Beschreibung aufgezeigt. Neben dem Verständnis der Versagensmechanismen im Werkstoff wird die Bedeutung des Werkstoffversuchs für die CAE-Methoden dargestellt.

Kurzfassung Werkstoffkennwerte beschreiben quantitativ relevante Werkstoffeigenschaften. Behandelt werden im Beitrag schwingfestigkeitsrelevante Kennwerte und ihre Verfügbarkeit, Herkunft sowie Eignung für die Anwendung und Übertragbarkeit auf das Bauteil. Es wird nur auf die praxisrelevanten Methoden, d.h. auf das Nennspannungskonzept und auf das Örtliche Konzept, eingegangen. Der statische Bruch, die obere Begrenzung der Wöhlerlinie, kann mithilfe der Kennwerte aus dem normierten Zugversuch berechnet werden. Die Übertragbarkeit in der Dauerfestigkeit bei rein wechselnder Belastung wird erörtert. Für nicht rein wechselnde Belastung wird, aufbauend auf die Mittelspannungsempfindlichkeit nach FKM-Richtlinie, ein für das Örtliche Konzept geeigneter Schädigungsparameter vorgestellt.

Kurzfassung Durch den zunehmenden CAE-Einsatz in der Fahrzeugentwicklung — getrieben von der Notwendigkeit zur Prozessverkürzung und Reduzierung der Kosten — werden immer höhere Ansprüche an die Aussagefähigkeit von Simulationstechniken gestellt. Die wachsende Verantwortung des CAE hat den Aufbau eines Qualitätssicherungssystems erfordert, das unter anderem die Qualität der Inputdaten, insbesondere der Materialkenngrößen, sichert. Dieser Beitrag stellt die Bedeutung der Qualität von Materialkenngrößen in der CAE-Simulationskette in folgenden Schritten dar: (1) die Materialfreigabe mit der Standardisierung der Datenermittlung in Prüfrichtlinien und die Zentralisierung der CAE-Daten in Materialdatenbanken (Marlis), (2) der Übergang von Materialdaten zu CAE-Kennwerten, mit z.B. der notwendigen Berücksichtigung von lokalen Modifikationen aus dem Umformprozess, (3) die Funktionssimulation bezüglich Steifigkeit, Festigkeit, Betriebsfestigkeit oder Crash mit dem Fokus auf der Modellsensitivität bzw. Robustheit gegenüber Variation von Materialkenngrößen.