Ermüdungsfestigkeit 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.

Spannungskennwerte

Werkstoff

Spannungen: Wechselnd

Spannungsamplituden
Normalspannung - senkrecht zur Schweißnaht	σ_⊥,a,i	[MPa]
Normalspannung - parallel zur Schweißnaht	σ_II,a,i	[MPa]
Schubspannung	τ_a,i	[MPa]

zugehörige Mittespannungen
Mittelspannung - senkrecht zur Schweißnaht	σ_⊥,m,i	0	[MPa]
Mittelspannung - parallel zur Schweißnaht	σ_II,m,i	0	[MPa]
Mittelspannung - Schubspannung	τ_m,i	0	[MPa]
Werkstoffkennwerte
Mindeststreckgrenze	R_p	-	[MPa]
Temperaturfaktor¹	K_T,D	1	[-]
Konstruktionskennwerte
Randschichthärtung: Keine
Randschichtfaktor	K_V	1	[-]
Schutzschichtfaktor	K_S	1	[-]
Dickenfaktor²	f_t	1	[-]
Schweißnahtfaktor³	α_W	-	[-]
Plastische Stützzahl⁴	n_pl	1	[-]
Bauteilfestigkeit
Infobox: Dauerfestigkeitsnachweis
Bauteilklasse⁵	FAT	90	[-]
Werkstoffwechselfestigkeit	σ_WK,⊥	-	[MPa]
Werkstoffwechselfestigkeit	σ_WK,II	-	[MPa]
Werkstoffwechselfestigkeit	τ_WK	-	[MPa]
Mittelspannungsfaktor⁶	K_AK	1	[-]
Betriebsfestigkeitsfaktor⁷	K_BK,σ	1	[-]
Amplitude der Bauteil-Betriebsfestigkeit	σ_BK,⊥	-	[MPa]
Amplitude der Bauteil-Betriebsfestigkeit	σ_BK,II	-	[MPa]
Amplitude der Bauteil-Betriebsfestigkeit	τ_BK	-	[MPa]
Sicherheitsfaktoren
Sicherheitsfaktoren: Konservativ angesetzt
Material Sicherheitsfaktor⁸	j_F	1.4	[-]
Last Sicherheitsfaktor	j_S	1	[-]
Gesamt - Sicherheitsfaktor	j_D	-	[-]
Nachweis
zyklischer Auslastungsgrad	a_BK,⊥	-	[-]
zyklischer Auslastungsgrad	a_BK,II	-	[-]
zyklischer Auslastungsgrad	a_BK,τ	-	[-]
zyklischer Vergleichsauslastungsgrad	a_BK,σv	-	[-]

Anmerkungen zu den Faktoren
Temperaturfaktor: Dieser berücksichtigt einen Einfluss von erhöhten Temperaturen auf die Festigkeit des Werkstoffes Dickenfaktor: Dieser berücksichtigt eine Festigkeitsreduzierung durch die Dicke des Bauteils Schweißnahtfaktor: Dieser berücksichtigt einen Einfluss der Belastung der Schweißnaht. plastische Stützahl: Diese berücksichtigt plastische Tragreserven, welche eine höhere Belastung des Bauteils erlauben. FAT: Kategorisiert die entsprechende Schweißnahtart, hat einen direkten Einfluss auf die zulässige Spannungsamplitude Mittelspannungsfaktor: Dieser berücksichtigt den Einfluss von Eigen- und Mittelspannungen. Bei einer Mittelspannung im Zug Bereich, kann der Wert von 1 nicht mehr konservativ sein Betriebsfestigkeitsfaktor: Berücksichtigt die Belastung des Lastkollektiv und die geforderte Zyklenzahl. Hier Dauerfestigkeits- und KEIN Zeitfestigkeitsnachweis Material Sicherheitsfaktor: Dieser berücksichtigt einen Einfluss von Schadensfolge und Inspektionshäufigkeit

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