Statische Festigkeit geschweißter Bauteile

Theorie
FKM steht für Rechnerischer Festigkeitsnachweis von Maschinenbauteilen. Die Richtlinie wurde auf der Grundlage ehemaliger TGL-Standards, der früheren Richtlinie VDI 2226 und weiterer Quellen erarbeitet und auf den neuen Erkenntnisstand weiterentwickelt. Die Richtlinie ist ein Berechnungsalgorithmus, bestehend aus Anweisungen, Formeln und Tabellen. Stellt ein allgemeines Verfahren zur Berechnung der Festigkeit von Bauteilen im Maschinenbau dar. Anwendungsbereich der FKM-Richtlinie: Im Maschinenbau und verwandten Bereichen. Rechnerischer Nachweis für stabförmige, flächenförmige und volumenförmige Bauteile. Statischer Nachweis und Ermüdigungsnachweis. Nachweis mit Nennspannungen oder örtlichen Spannungen. Ist anwendbar für Bauteile, die mit oder ohne spanabhebende Bearbeitung oder auch durch Schweißen hergestellt werden. Auf unserer Seite sind 4 Berechnungstools in Anlehnung an FKM-Richtlinie dargestellt: Statische Festigkeit (un-)geschweißter Bauteile Ermüdigungsfestigkeit (un-)geschweißter Bauteile.

Theorie

FKM steht für Rechnerischer Festigkeitsnachweis von Maschinenbauteilen. Die Richtlinie wurde auf der Grundlage ehemaliger TGL-Standards, der früheren Richtlinie VDI 2226 und weiterer Quellen erarbeitet und auf den neuen Erkenntnisstand weiterentwickelt. Die Richtlinie ist ein Berechnungsalgorithmus, bestehend aus Anweisungen, Formeln und Tabellen. Stellt ein allgemeines Verfahren zur Berechnung der Festigkeit von Bauteilen im Maschinenbau dar.

Anwendungsbereich der FKM-Richtlinie:

Im Maschinenbau und verwandten Bereichen.
Rechnerischer Nachweis für stabförmige, flächenförmige und volumenförmige Bauteile.
Statischer Nachweis und Ermüdigungsnachweis.
Nachweis mit Nennspannungen oder örtlichen Spannungen.
Ist anwendbar für Bauteile, die mit oder ohne spanabhebende Bearbeitung oder auch durch Schweißen hergestellt werden.

Auf unserer Seite sind 4 Berechnungstools in Anlehnung an FKM-Richtlinie dargestellt:

Statische Festigkeit (un-)geschweißter Bauteile
Ermüdigungsfestigkeit (un-)geschweißter Bauteile.

Spannungsermittlung

Welche Spannungskomponenten

Lage des Nachweispunkes

Werkstoff

Schweißnähte: Vollverschweißte Bauteile

Strukturspannungen - WEZ / GW
Normalspannung x-Richtung	σ_x	[MPa]
Normalspannung y-Richtung	σ_y	[MPa]
Schubspannung y-Richtung	τ_xy	[MPa]
Hauptspannung 1	σ₁	[MPa]
Hauptspannung 2	σ₂	[MPa]

Strukturspannungen - SN
Normalspannung senkrecht zur Schweißnaht	σ_⊥		[MPa]
Schubspannung parallel zur SN	τ_\|\|		[MPa]

Werkstoffkennwerte
Vergleichsspannung¹	σ_v	-	[MPa]
Mindeststreckgrenze	R_p	-	[MPa]
Kurzzeit - Temperaturfaktor²	K_T,m	1	[-]
Langzeit - Temperaturfaktor³	K_Tt,p	1	[-]
Konstruktionskennwerte
Plastische Stützzahl⁴	n_pl	1	[-]
Schweißnahtfaktor⁵	α_W	-	[-]
Bauteilfestigkeit
Statische Bauteilfestigkeit	σ_SK	-	[MPa]
Sicherheitsfaktoren
Sicherheitsfaktoren: Konservativ angesetzt
Sicherheitsfaktor⁶	j	2	[-]
Nachweis
Auslastungsgrad	a_SK	-	[%]

Anmerkungen zu den Faktoren
Vergleichsspannung: Ermittlung nach von Mises. Kurzzeit Temperaturfaktor: Dieser berücksichtigt einen Einfluss von erhöhten Temperaturen auf die Festigkeit des Werkstoffes. Langzeit Temperaturfaktor: Dieser berücksichtigt die Dauer des Einsatzes des Bauteils bei sehr hohen Temperaturen. plastische Stützahl: Diese berücksichtigt plastische Tragreserven, welche eine höhere Belastung des Bauteils erlauben. Schweißnahtfaktor: Berücksichtigt den Einfluss der Belastung der Schweißnaht. Sicherheitsfaktor: Dieser berücksichtig die Schadensfolge und Wahrscheinlichkeit des Auftretens.

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