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Nichtlineare Regression am Beispiel von Kerbformzahlschätzern

Kerbformzahlen von Standardgeometrie werden für die Auslegung hinsichtlich statischer und vor allen Dingen zyklischer Beanspruchung benötigt. Dies schließt Kerbgeometrie an nicht geschweißten Bauteilen oder auch idealisierte Geometrie für die Bewertung von Schweißverbindungen nach dem Konzept der effektiven Kerbspannung ein.

Die numerische Simulation zur Bestimmung von Kerbformzahlen mit der Finite Elemente Methode erfordert die Modellierung der Kerbgeometrie mit anschließender Vernetzung, Berechnung und der Auswertung mit dafür verfügbarer geeigneter Software.

Auf experimentellen Weg oder mit Lösungen der Elastizitätstheorie und anschließender polynomialer Regression bestimmte Kerbformzahlen sind in Nachschlagewerken wie Peterson, Roloff/Matek oder der…

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Kerbformzahlen von Standardgeometrie werden für die Auslegung hinsichtlich statischer und vor allen Dingen zyklischer Beanspruchung benötigt. Dies schließt Kerbgeometrie an nicht geschweißten Bauteilen oder auch idealisierte Geometrie für die Bewertung von Schweißverbindungen nach dem Konzept der effektiven Kerbspannung ein.

Die numerische Simulation zur Bestimmung von Kerbformzahlen mit der Finite Elemente Methode erfordert die Modellierung der Kerbgeometrie mit anschließender Vernetzung, Berechnung und der Auswertung mit dafür verfügbarer geeigneter Software.

Auf experimentellen Weg oder mit Lösungen der Elastizitätstheorie und anschließender polynomialer Regression bestimmte Kerbformzahlen sind in Nachschlagewerken wie Peterson, Roloff/Matek oder der FKM-Richtlinie zum Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile zu finden. Teilweise sind diese Kerbformzahlen auch hinsichtlich der Prognosegüte kritisch zu bewerten.

Alternativ können Näherungslösungen für Formzahlen von Kerbfällen auch in Form von multivariater, nichtlinearer Regression oder Künstlichen Neuronalen Netzen KNN basierend auf Trainingsdaten aus Finite Elemente Analysen als in der Anwendung besonders effiziente Metamodelle bestimmt werden. Im Rahmen dieses Beitrags werden verschiedene Beispiele für gekerbte Stäbe und Schweißstöße vorgestellt und diskutiert. Mit diesen Methoden lassen sich bestehende Beziehungen für die algebraische Berechnung von Kerbformzahlen auch für überlagerte Beanspruchungen und darüber hinaus gehende Geometrieparameter effizient und mit hoher Prognosegüte bestimmen. Insbesondere für Optimierungen, Konzept- und Variantenstudien ist deren Anwendung sehr wirtschaftlich.

Reference
BF-2025-632

Title
Nichtlineare Regression am Beispiel von Kerbformzahlschätzern
Author(s)
K. Rother, M. Kling
DOI
10.48447/BF-2025-632
Event
Strukturfestigkeit und Produktlebenszyklus – Vom Design bis zur Kreislaufwirtschaft – Tagung 2025
Year of publication
2025
Publication type
conference paper (PDF)
Language
German
Keywords
Kerbformzahlen,Metamodelle,Finite Elemente Analyse,Kerbspannungskonzept,Wellen und Achsen