Betriebsfestigkeit mit FEM: schnell verstehen & anwenden
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Norderstedt
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| adam_text | Inhalt
Danksagung 8
1 Feedback wi llkommen 15
2 Tipps zur effizienten Einarbeitung in die Betriebsfestigkeit 16
3 Grundlagen 19
3 1 Motivation 19
3 2 Überblick 20
3 3 Durchführung eines Festigkeitsnachweises 22
3 4 Statistik 23
341 Wichtige Maßzahlen 24
342 Wichtige Begriffe 26
343 Die Normal Verteilung 27
344 Die logarithmische Normalverteilung 30
345 Das Wahrscheinlichkeitsnetz 33
346 Auf den Punkt 36
3 5 Finite Elemente Methode (FEM) 37
351 Theorie der FEM 37
352 Spannungen mit FEM berechnen 44
3521 Warum ist das FEM Netz wichtig? 46
3522 Welche Elemente soll man verwenden? 46
3523 Wann ist die Netzqualität ausreichend für Maximalspannungen? 48
3524 Wann ist die Netzqualität ausreichend für Spannungsgradienten?51
3525 Welche Werkstoffdaten werden benötigt? 56
3526 Worauf muss man bei Lastannahmen achten? 57
3527 Wie werden FEM Ergebnisse plausibilisiert? 62
353 Durchführung einer FE-Rechnung (Beispiel) 64
354 Auf den Punkt FEM 72
3 6 Wichtige Formeln 74
3 7 Übungen Statistik 75
3 8 Übungen FEM 76
4 Der statische Nachweis 77
4 1 Grundlagen 77
411 Übersicht über den statischen Nachweis 78
412 Assistent des statischen Nachweises 79
413 Werkstoffverhalten 80
4 2 Berechnung der Beanspruchungen (Spannungen) 83
421 Linear-elastisches Werkstoffverhalten 83
422 Mehrachsige Beanspruchung 86
423 Elastisch-plastisches Werkstoffverhalten 88
424 Elastisch-plastische Rechnung mit FEM 90
4 3 Berechnung der Beanspruchbarkeit (ertragbare Spannungen) ® 94
431 Werkstoffeinfluss 95
432 Temperatureinfluss 95
433 Kriechen 96
434 Kerbeinfluss 99
4 4 Berechnung der Sicherheit (zulässige Spannungen) Bi* 104
4 5 Auf den Punkt 105
4 6 Wichtige Formeln 106
4 7 Übungen statischer Nachweis 108
5 Der Betriebsfesigkeitsnachweis 110
5 1 Grundlagen 110
511 Die Konzepte der Betriebsfestigkeit 110
512 Assistent des Betriebsfestigkeitsnachweises 111
513 Übersicht über den Betriebsfestigkeitsnachweis 113
514W erkstoffverhalten 114
5141 Das zyklische Spannungs-Dehnungsdiagramm BW 117
5142 Die Wöhlerlinie BW 120
515 Mehrachsigkeit 125
516 Auf den Punkt 127
517 Wichtige Formeln 129
518 Übungen Werkstoffverhalten 131
5 2 Berechnung der Beanspruchungen 132
521 Berechnung elastischer Beanspruchungen (HCF) 133
522 Spannungskomponenten in der FEM 134
523 Berechnung elastisch-plastischer Beanspruchungen (LCF) 138
524 Berechnung von Lastkollektiven 143
5241 Rainflow Zählung 146
5242 Kollektivbildung 148
5243 Extrapolation von Kollektiven BR 149
525 Auf den Punkt 153
526 Wichtige Formeln 154
527 Übungen Beanspruchungen 154
5 3 Beanspruchbarkeit Kerbspannungskonzept (HCF) 156
531 Die Neigung 158
532 Die Knickpunktzyklenzahl 159
533 Die Dauerfestigkeit 160
5331 Einfluss des Werkstoffes 162
5332 Einfluss der Mittelspannung 164
5333 Einfluss der Kerben (Geometrie) 170
5334 Einfluss von Eigenspannungen 177
5335 Einfluss der Bauteilgröße 178
5336 Einfluss der Oberflächenrauhigkeit 184
5 33 7 Einfluss der Oberflächenverfestigung 186
5 33 8 Einfluss der Temperatur 187
5 33 9 Einfluss der Frequenz 188
533 10 Einfluss der Korrosion 189
534 Auf den Punkt 190
535 Wichtige Formeln 191
536 Übungen Beanspruchbarkeit HCF 193
5 4 Beanspruchbarkeit Kerbdehnungskonzept (LCF) 195
541 Einfluss Mittelspannungen 197
542 Weitere Bauteileinflüsse 8® 198
543 Auf den Punkt 202
544 Wichtige Formeln 203
545 Übung Beanspruchbarkeit LCF 203
5 5 Berechnung der Sicherheit 204
551 Schadensakkumulationshypothese 204
552 Modifikationen der Miner-Regel 206
5521 Miner-modifiziert nach Haibach 208
5522 Miner Elementar 208
5523 Miner Liu-Zenner 209
5524 Miner-Konsequent 210
5525 Miner-Relativ 211
553 Lebensdauerlinien 212
554 Berechnung der Sicherheit 213
5541 Die Sicherheit bezüglich Ausfallwahrscheinlichkeit 214
5542 Die Sicherheit bezüglich Stichprobenrisiko 218
555 Treffsicherheit der Betriebsfestigkeit 220
556 Auf den Punkt 221
557 Wichtige Formeln 222
558 Übungen Sicherheit 223
6 Konstruktionsprinzipien 224
6 1 Einfluss des Produktes 224
6 2 Schwingbruchsichere Auslegung 225
6 3 Ausfallsichere Auslegung , 226
6 4 Schadenstolerante Auslegung 227
6 5 Festigkeitssteigerade Maßnahmen 227
6 6 Tipps aus der Praxis 230
7 Brauche ich einen Berater? 231
8 Richtlinien und Normen 232
9 Englische Begriffe 233
10 Formelzeichen 236
11 Lösungen 240
11 1 Lösungen Statistik 240
11 2 Lösungen FEM 244
11 3 Lösungen statischer Nachweis 248
11 4 Lösungen Werkstoffverhalten 255
11 5 Lösungen Beanspruchungen 259
11 6 Lösungen Beanspruchbarkeit HCF 265
11 7 Lösung Beanspruchbarkeit LCF 282
11 8 Lösungen Sicherheit 285
12 Anhang 292
12 1 Formzahlen 292
12 1 1 (Hohl-)welle mit Bohrung 292
12 1 2 Welle mit Schulter 293
12 1 3 Welle mit Umlaufkerbe 294
12 1 4 Flachstab mit zweiseitiger Kerbe 295
12 1 5 Flachstab mit einseitiger Kerbe 296
12 1 6 Platte mit zentrischer Bohrung 297
12 1 7 Flachstab mit Schulter 298
12 2 Wahrscheinlichkeitsnetze 299
12 2 1 Logarithmische Normalverteilung 299
12 2 2 Schranken der NormalVerteilung 300
12 3 Rainflowalgorithmus 302
12 4 Überlastfälle Mittelsparmungseinfluss 304
13 Literaturverzeichnis 307
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