Erweiterung des Ermüdungsfestigkeitsnachweises der FKM-Richtlinie Rechnerischer Festigkeitsnachweis zur Anwendung auf mehrkanalig nichtproportionale Lasten

Finanzierung: Aif über das Forschungskuratorium Maschinenbau (FKM)

Laufzeit: 01.08.2020 bis 31.07.2023

Die rechnerische Abschätzung und damit der Nachweis der Lebensdauer von schwingend beanspruchten Bauteilen ist eine der Kernaufgaben von Ingenieuren. Für den Fall einachsiger bzw. mehrachsig proportionaler Beanspruchung existiert hierfür ein abgesicherter und anerkannter Quasistandard: Die FKM-Richtlinie „Rechnerischer Festigkeitsnachweis“. Auch Bauteile, die nichtproportionalen Beanspruchungen ausgesetzt sind, lassen sich mit der FKM-Richtlinie nachweisen. Die für diesen Fall geltenden Berechnungsvorschriften behandeln den nichtproportionalen Fall, jedoch mithilfe einfacher unbefriedigend konservativer Betrachtungen basierend auf dem Vorgehen für proportionale Beanspruchungen. Hierbei wird nicht auf die im konkreten Fall vorliegende Nichtproportionalität des Spannungszustands eingegangen.
Weiterhin zeigt die FKM-Richtlinie bei der Verwendung mit Spannungen, die mit linear-elastischen FE-Analysen bestimmt werden (Nachweis mit örtlichen Spannungen), diverse Schwächen, die jüngst von immer mehr Anwendern bemängelt werden.
Ziel des Projektes ist es, den Algorithmus der FKM-Richtlinie so anzupassen, dass die o.g. Schwächen beseitigt werden. Hierdurch wird es einfacher und damit wirtschaftlicher die Richtlinie anzuwenden.
Ergebnis dieses Projekts wird neben einem neuen „Ermüdungsfestigkeitsnachweis mit örtlichen Spannungen“ für die FKM-Richtlinie auch ein direkt anwendbares Matlab-Berechnungsskript sein. In Kombination ermöglicht dies einen direkten Ergebnistransfer in die Wirtschaft und somit die zeitnahe Anwendung der entwickelten Verfahren.