Entwicklung einer generalisierten Methodik zur Berücksichtigung von Eigenspannungen in Rechnerischen Festigkeitsnachweisen

Finanzierung: IGF über das Forschungskuratorium Maschinenbau e.V. (FKM)

Projektnummer: 01IF23800N

Laufzeit: 01.07.2025 bis 30.09.2027

Eigenspannungen liegen bedingt durch Herstellung, Montage oder Wärmebehandlung in praktisch allen Bauteilen vor. Abhängig von ihrer Höhe und dem Vorzeichen können sie erheblichen Einfluss auf die Schwingfestigkeit von Bauteilen nehmen. Durch Methoden wie Röntgendiffraktometrie oder numerische Simulationen sind Unternehmen in der Lage Eigenspannungen und deren Verteilung in Bauteilen zu untersuchen.

Dem gegenüber steht, dass in anerkannten Richtlinien zu rechnerischen Festigkeitsnachweisen, wie den FKM-Richtlinien, keine generalisierte Methodik vorliegt, um Eigenspannungen im nachzuweisenden Bauteil zu berücksichtigen. Die Entwickler sind somit auf experimentelle Festigkeitsnachweise angewiesen. Insbesondere für KMU ergibt sich ein Wettbewerbsnachteil, da die nötige Prüfinfrastruktur in vielen Fällen fehlt.

Ziel des Projektes „FKM-Eigenspannungen“ ist es die Statischen- und Ermüdungsfestigkeitsnachweise der FKM-Richtlinien „Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile“ und „Rechnerischer Festigkeitsnachweis unter expliziter Erfassung nichtlinearen Werkstoffverformungsverhaltens“ so zu erweitern, dass zyklisch stabile Eigenspannungen und deren Verteilung berücksichtigt werden können.

Um dieses Ziel zu erreichen werden Versuchsergebnisse aus der Literatur sowie eigene Versuchsergebnisse ausgewertet. Weiterhin werden elastisch-plastische Finite-Elemente-Simulationen durchgeführt, um eine einheitliche Vorgabe zur Ermittlung von Spannungs-Dehnungs-Hysteresen zu erarbeiten.