Ermüdungsfestigkeit ungeschweißter 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.
Ermüdungsfestigkeit ungeschweißter Bauteile

Spannungskennwerte

Spannungen: Wechselnd

Hauptspannungsamplituden
Hauptspannung -1 σ1,a,i [MPa]
σ2,a,i [MPa]
σ3,a,i [MPa]
zugehörige Mittespannungen
Mittelspannung - 1 σ1,m,i 0 [MPa]
Mittelspannung - 2 σ2,m,i 0 [MPa]
Mittelspannung - 3 σ3,m,i 0 [MPa]
Werkstoffkennwerte
Zugfestigkeit Rm - [MPa]
Temperaturfaktor1 KT,D 1 [-]
Technologischer Größenfaktor2 Kd,m 1 [-]
Werkstoffwechselfestigkeit für Zugdruck σW,zd - [MPa]
Konstruktionskennwerte
Randschichthärtung: Keine
Konstruktionsfaktor3 KWK,σ 1 [-]
Plastische Stützzahl4 npl 1 [-]
Bauteilfestigkeit
Nachweis: Dauerfestigkeitsnachweis
Werkstoffwechselfestigkeit σWK - [MPa]
Mittelspannungsfaktor5 KAK 1 [-]
Betriebsfestigkeitsfaktor6 KBK,σ 1 [-]
Amplitude der Bauteil-Betriebsfestigkeit σBK - [MPa]
Sicherheitsfaktoren
Sicherheitsfaktoren: Konservativ angesetzt
Sicherheitsfaktor7 j 1.4 [-]
Nachweis
zyklischer Auslastungsgrad aBK,σ1 - [%]
zyklischer Auslastungsgrad aBK,σ2 - [%]
zyklischer Auslastungsgrad aBK,σ3 - [%]
zyklischer Vergleichsauslastungsgrad8 aBK,σv - [%]
Anmerkungen zu den Faktoren
  1. Temperaturfaktor: Dieser berücksichtigt einen Einfluss von erhöhten Temperaturen auf die Festigkeit des Werkstoffes
  2. Technologischer Größenfaktor: Dieser berücksichtigt einen Einfluss der Bauteilgröße auf die Festigkeit des Werkstoffs.
  3. Konstruktionsfaktor: Dieser beeinhaltet eine Einfluss von Bauteileigenschaften wie z.B. die Oberflächenrauigkeit, Randschichthärtung, Kerbwirkung auf die Bauteilfestigkeit
  4. plastische Stützahl: Diese berücksichtigt plastische Tragreserven, welche eine höhere Belastung des Bauteils erlauben.
  5. Mittelspannungsfaktor: Dieser berücksichtigt den Einfluss von Eigen- und Mittelspannungen. Bei einer Mittelspannung im Zug Bereich, kann der Wert von 1 nicht mehr konservativ sein
  6. Betriebsfestigkeitsfaktor: Berücksichtigt die Belastung des Lastkollektiv und die geforderte Zyklenzahl. Hier Dauerfestigkeits- und KEIN Zeitfestigkeitsnachweis
  7. Sicherheitsfaktor: Dieser berücksichtigt einen Einfluss von Schadensfolge und Inspektionshäufigkeit
  8. Vergleichsauslastungsgrad: konservativ wird angenommen, dass sich alle Spannungsamplituden gegenseitig verstärken
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