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Berücksichtigung von Betriebsbeanspruchungen im rechnerischen Festigkeitsnachweis von Kupferbauteilen

Durch eine wachsende Anzahl mechanisch hochbeanspruchter Bauteile aus Kupfer und Kupferlegierungen steigt die Bedeutung eines allgemein anerkannten rechnerischen Festigkeitsnachweises wie der FKM-Richtlinie „Rechnerischer Festigkeitsnachweis“ für diese Werkstoffgruppe.

Dieser Festigkeitsnachweis ermöglicht, von der Bauteil-Wöhlerlinie für konstante Beanspruchungsamplituden mithilfe der linearen Schadensakkumulation nach Miner auf die rechnerische Lebensdauer unter variablen Beanspruchungsamplituden zu schließen.

In der Praxis hat sich gezeigt, dass ein Bauteilversagen im Experiment, anders als bei der Akkumulation angenommen, bei rechnerischen Schadenssummen (Deff) kleiner 1 auftritt. Für Kupferlegierungen ist die Höhe von Deff noch unbekannt.

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Beschreibung

In diesem Beitrag werden erste Untersuchungen zu Deff an den Kupferwerkstoffen Cu-PHC (CW020A), CuCr1Zr (CW106C), CuZn37Mn3Al2Si (CW713R), CuZn21Si3P (CW724R) und CuSn4Zn2PS (CC470K) vorgestellt. Hierzu werden zunächst die Wöhlerlinien an gekerbten Schwingproben der Werkstoffe unter konstanter Beanspruchungsamplitude bestimmt und anschließend Versuche unter variabler Beanspruchungsamplitude mit einer zufallsverteilten Lastfolge an der gleichen Probengeometrie durchgeführt. Die sich ergebenden effektiven Schadenssummen werden genutzt, um einen ersten Vorschlag für die Korrektur der rechnerischen Lebensdauer von Kupferwerkstoffen abzuleiten. Dadurch wird eine bessere Treffsicherheit des Festigkeitsnachweises erreicht. Die Ergebnisse werden im Vergleich zu Stahl- und Aluminiumlegierungen eingeordnet.

Artikelnummer: Cu-2025-579

Titel: Berücksichtigung von Betriebsbeanspruchungen im rechnerischen Festigkeitsnachweis von Kupferbauteilen
Autor(en): M. Hupka, M. Wächter, R. Rennert, C. Müller, A. Esderts
DOI: 10.48447/Cu-2025-579
Veranstaltung: Auslegung von Bauteilen aus Kupfer und Kupferlegierungen - Tagung 2025
Jahr der Veröffentlichung: 2025
Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)
Sprache: Deutsch
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Autor(en): K. Neikes, A. Gündel

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Ermüdungsfestigkeitsnachweis für Bauteile aus Kupferwerkstoffen

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25,00 €

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Autor(en): T. Schneider, F. Eckardt, M. Huter, J. Kalich, S. Schettler, P. Hantschke, M. Kästner

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Schwingfestigkeit von Clinchverbindungen aus Kupfer für elektrotechnische Anwendungen

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25,00 €

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Bruchmechanisches Verhalten einer Kupferlegierung

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Autor(en): R. Rennert, M. Hupka, M. Wächter, C. Müller, A. Esderts

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25,00 €

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Autor(en): M. Weber, L. Morand, A. Butz, D. Helm, K. Pfeffer, F. Bauer, U. Klotz, M. Eisenbart

Effiziente Charakterisierung und Modellierung von Kupferwerkstoffen auf Basis von Maschinellem Lernen und Finite-Element-Simulationen

Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)

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Autor(en): J. Dölling, A. Zilly, E. Beeh

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25,00 €

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Simulationsbasierte Lebensdauervorhersage für flexible Kupferleitungen

Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)

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