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:


  1. Im Maschinenbau und verwandten Bereichen.
  2. Rechnerischer Nachweis für stabförmige, flächenförmige und volumenförmige Bauteile.
  3. Statischer Nachweis und Ermüdigungsnachweis.
  4. Nachweis mit Nennspannungen oder örtlichen Spannungen.
  5. 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.
Statische Festigkeit geschweißter Bauteile

Spannungsermittlung

Schweißnähte: Vollverschweißte Bauteile

Strukturspannungen - WEZ / GW
σx [MPa]
σy [MPa]
τxy [MPa]
σ1 [MPa]
σ2 [MPa]
Strukturspannungen - SN
σ [MPa]
τ|| [MPa]
Vergleichsspannung1 σv - [MPa]
Werkstoffkennwerte
Mindeststreckgrenze Rp - [MPa]
Kurzzeit - Temperaturfaktor² KT,m 1 [-]
Langzeit - Temperaturfaktor³ KTt,p 1 [-]
Konstruktionskennwerte
Plastische Stützzahl4 npl 1 [-]
Schweißnahtfaktor5 αW - [-]
Bauteilfestigkeit
Statische Bauteilfestigkeit σSK - [MPa]
Sicherheitsfaktoren
Sicherheitsfaktoren: Konservativ angesetzt
Sicherheitsfaktor6 j 2 [-]
Nachweis
Auslastungsgrad aSK - [%]
Anmerkungen zu den Faktoren
  1. Vergleichsspannung: Ermittlung nach von Mises.
  2. Kurzzeit Temperaturfaktor: Dieser berücksichtigt einen Einfluss von erhöhten Temperaturen auf die Festigkeit des Werkstoffes.
  3. Langzeit Temperaturfaktor: Dieser berücksichtigt die Dauer des Einsatzes des Bauteils bei sehr hohen Temperaturen.
  4. plastische Stützahl: Diese berücksichtigt plastische Tragreserven, welche eine höhere Belastung des Bauteils erlauben.
  5. Schweißnahtfaktor: Berücksichtigt den Einfluss der Belastung der Schweißnaht.
  6. Sicherheitsfaktor: Dieser berücksichtig die Schadensfolge und Wahrscheinlichkeit des Auftretens.
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