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: 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

Hauptspannungsamplituden
Hauptspannung -1	σ_1,a,i	[MPa]
Hauptspannung -2	σ_2,a,i	[MPa]
Hauptspannung -3	σ_3,a,i	[MPa]

zugehörige Mittespannungen
Mittelspannung - 1	σ_1,m,i	0	[MPa]
Mittelspannung - 2	σ_2,m,i	0	[MPa]
Mittelspannung - 3	σ_3,m,i	0	[MPa]
Werkstoffkennwerte
Zugfestigkeit	R_m	-	[MPa]
Temperaturfaktor¹	K_T,D	1	[-]
Technologischer Größenfaktor²	K_d,m	1	[-]
Werkstoffwechselfestigkeit für Zugdruck	σ_W,zd	-	[MPa]
Konstruktionskennwerte
Randschichthärtung: Keine
Konstruktionsfaktor³	K_WK,σ	1	[-]
Plastische Stützzahl⁴	n_pl	1	[-]
Bauteilfestigkeit
Nachweis: Dauerfestigkeitsnachweis
Werkstoffwechselfestigkeit	σ_WK	-	[MPa]
Mittelspannungsfaktor⁵	K_AK	1	[-]
Betriebsfestigkeitsfaktor⁶	K_BK,σ	1	[-]
Amplitude der Bauteil-Betriebsfestigkeit	σ_BK	-	[MPa]
Sicherheitsfaktoren
Sicherheitsfaktoren: Konservativ angesetzt
Sicherheitsfaktor⁷	j	1.4	[-]
Nachweis
zyklischer Auslastungsgrad	a_BK,σ1	-	[%]
zyklischer Auslastungsgrad	a_BK,σ2	-	[%]
zyklischer Auslastungsgrad	a_BK,σ3	-	[%]
zyklischer Vergleichsauslastungsgrad⁸	a_BK,σv	-	[%]

Anmerkungen zu den Faktoren
Temperaturfaktor: Dieser berücksichtigt einen Einfluss von erhöhten Temperaturen auf die Festigkeit des Werkstoffes Technologischer Größenfaktor: Dieser berücksichtigt einen Einfluss der Bauteilgröße auf die Festigkeit des Werkstoffs. Konstruktionsfaktor: Dieser beeinhaltet eine Einfluss von Bauteileigenschaften wie z.B. die Oberflächenrauigkeit, Randschichthärtung, Kerbwirkung auf die Bauteilfestigkeit plastische Stützahl: Diese berücksichtigt plastische Tragreserven, welche eine höhere Belastung des Bauteils erlauben. 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 Sicherheitsfaktor: Dieser berücksichtigt einen Einfluss von Schadensfolge und Inspektionshäufigkeit Vergleichsauslastungsgrad: konservativ wird angenommen, dass sich alle Spannungsamplituden gegenseitig verstärken

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