Betriebsfestigkeit — Eine Einführung in die Begriffe und ausgewählte Bemessungsgrundlagen

Abstract

KurzfassungDie moderne Betriebsfestigkeit wird nicht mehr im Gaßner'schen Sinne nur als das Festigkeitsverhalten unter zeitlich veränderlichen zyklischen Betriebsbelastungen bzw. -beanspruchungen definiert. Sie bezieht auch die Interaktion mit weiteren Belastungsarten ein, wie Sonderbelastungen mit bleibenden Verformungen, die die bestimmungsgemäße Einsatzdauer nicht beeinträchtigen, Missbrauch, Kriechen und Verschleiß. Für eine betriebsfeste Bemessung ist neben den klassischen Kennwerten Wöhler- und Gaßnerlinien auch die Kenntnis über die Formdehngrenze eines Bauteils, seines möglichen Bruchverhaltens unter schlagartiger Belastung (Missbrauch), des Kollektives, der anzusetzenden Schädigungshypothese zur Lebensdauerabschätzung und der geforderten rechnerischen Ausfallwahrscheinlichkeit erforderlich. Der Beitrag führt hierbei in die neuzeitlichen Begriffe der Betriebsfestigkeit und ausgewählte Bemessungsgrundlagen ein.

Design and Optimization of Steel Car Body Structures via Local Laser-Strengthening

“…The calculation of the resulting laser track depth t d (2) and width t w (3) requires approximate models for deep melting modes and moving cylindrical heat sources [21]. An overview about the symbols and its descriptions can be found in Table 1.…”

“…Car body structures for small and mid-range segments that are particularly suited for large-scale production are predominantly made of steel or steel intensive constructions [1]. Basically, the car body components are subjected to static, dynamic (crash) and even complex fatigue loads [2] [3]. The main engineering challenge is to adapt the material and component properties to single and superimposed load situations.…”

Schwingfestigkeitsanalyse struktureller Klebverbindungen unter Belastung mit variablen Amplituden*

“…Wöhlerlinien werden heute üblicherweise bei doppellogarithmischer Auftragung näherungsweise als Geraden abgebildet, die auf Höhe der Spannungsamplitude am Abknickpunkt  k und der zugehörigen Versagensschwingspielzahl N k in einen flacheren Verlauf abknicken [Hai06,Vor00]. Von einem horizontalen Verlauf der Wöhlerlinie nach dem Abknickpunkt als Grenze der sogenannten Dauerfestigkeit wird heutzutage nicht mehr ausgegangen, da eine Dauerfestigkeit im wörtlichen Sinn in der Realität nicht existiert [Son05,Son05d,Son07a,Son08b].…”

“…Abhängig von der Spannungsamplitude  a ergibt sich die erreichbare Versagensschwingspiel- Abbildung 2-5: Wöhler-und Gaßnerlinie nach [Son05] Die Bauteilbelastung wird durch die Belastungs-Zeit-Reihe eindeutig beschrieben, die in der Regel aus unter Betriebsbelastung gemessenen Signalen abgeleitet wird [Bru06]. Mittels statistischer Zählverfahren wird in der GASSNER'schen Konzeption ein Kollektiv zur Lastannahme für Schwingfestigkeitsversuche ermittelt [Hai06].…”