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ERWEITERUNG DES FESTIGKEITSNACHWEISES NACH ÖRTLICHEM KONZEPT ZUR BERÜCKSICHTIGUNG VON RANDSCHICHTBEHAFTETEN BAUTEILEN

Die neue FKM-Richtlinie Nichtlinear ermöglicht unter anderem einen Ermüdungsfestigkeitsnachweis von Maschinenbauteilen auf Basis des Örtlichen Konzepts, wobei elastisch-plastisches Materialverhalten explizit berücksichtigt wird. Der Einfluss der Oberfläche auf die Bauteilfestigkeit wird zum gegenwärtigen Zeitpunkt jedoch nur über die Oberflächenrauheit in Abhängigkeit der Zugfestigkeit abgeschätzt, wobei auch eine Berücksichtigung von Eigenspannungen bisher nicht möglich ist. Da hochbeanspruchte Bauteile des Maschinenbaus häufig den Einsatz von Randschichtverfestigungsmaßnahmen erfordern, um ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Verschleiß und Ermüdung gewährleisten zu können, ist die Berücksichtigung der folglich entstandenen inhomogenen Materialeigenschaften und…

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Die neue FKM-Richtlinie Nichtlinear ermöglicht unter anderem einen Ermüdungsfestigkeitsnachweis von Maschinenbauteilen auf Basis des Örtlichen Konzepts, wobei elastisch-plastisches Materialverhalten explizit berücksichtigt wird. Der Einfluss der Oberfläche auf die Bauteilfestigkeit wird zum gegenwärtigen Zeitpunkt jedoch nur über die Oberflächenrauheit in Abhängigkeit der Zugfestigkeit abgeschätzt, wobei auch eine Berücksichtigung von Eigenspannungen bisher nicht möglich ist. Da hochbeanspruchte Bauteile des Maschinenbaus häufig den Einsatz von Randschichtverfestigungsmaßnahmen erfordern, um ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Verschleiß und Ermüdung gewährleisten zu können, ist die Berücksichtigung der folglich entstandenen inhomogenen Materialeigenschaften und eingebrachten Eigenspannungszustände von besonderem Interesse.
Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurde der Einfluss der Oberfläche auf die Bauteillebensdauer und insbesondere die Faktoren Gefügeänderungen, Oberflächenfeingestalt und Eigenspannungen untersucht. Hierbei wurden, neben umfangreichen experimentellen Untersuchungen, numerische Analysen zur Entwicklung geeigneter Kerbnäherungsverfahren für randschichtbehaftete Bauteile durchgeführt. In der vorliegenden Veröffentlichung wird eine Erweiterung der Algorithmen des Örtlichen Konzepts präsentiert, die einen Zwei-Punkt-Nachweis für die Lebensdauerberechnung für Bauteile mit Randschichtverfestigungen und Eigenspannungen ermöglicht. Hierbei wird der Festigkeitsnachweis für beide versagensrelevante Punkte ermöglicht: Der Kerbgrund sowie die Grenze zwischen dem hochfesten Material der Randschicht und dem niedrigfesten Kernmaterial.

Reference
BR-2023-010

Title
ERWEITERUNG DES FESTIGKEITSNACHWEISES NACH ÖRTLICHEM KONZEPT ZUR BERÜCKSICHTIGUNG VON RANDSCHICHTBEHAFTETEN BAUTEILEN
Author(s)
P. Yadegari, H. T. Beier, M. Vormwald
DOI
10.48447/BR-2023-010
Event
55th Conference of the Working Group on Fracture Mechanics and Structural Safety
Year of publication
2023
Publication type
conference paper (PDF)
Language
German
Keywords
Örtliches Konzept,Randschichtverfestigungen,Eigenspannungen