Allgemeine Informationen über die rechnerische Lebensdauervorhersage mit Hilfe der Betriebsfestigkeit

Mit Hilfe der Betriebsfestigkeit wird das Verhalten von Bauteilen unter dynamischer Belastung untersucht und ein wichtiges Ziel ist es, die Lebensdauer vorherzusagen. Neben der oftmals sehr aufwändigen experimentellen Vorgehensweise gewinnt die rechnerische Lebensdauervorhersage zunehmend an Bedeutung, da eine schnelle und preiswerte Analyse möglich ist. Auch gelingt es über Parameterstudien wichtige Einflussgrößen zu identifizieren, so dass eventuelle ergänzende experimentelle Untersuchungen gezielter und mit reduziertem Umfang durchgeführt werden können. Die Analyse der Betriebsfestigkeit erfordert umfangreiche Kenntnisse über die auftretenden Betriebslasten, Herstellverfahren, Werkstoff, etc, so dass Firmen, die sich nur sporadisch mit dieser Problematik beschäftigen gern auf die von uns angebotene Dienstleistung der Betriebsfestigkeitsanalyse zurückgreifen.

Ein Sonderfall des Betriebsfestigkeitsnachweises ist der Dauerfestigkeitsnachweis. Der charakteristische Abknickpunkt der Wöhlerlinie (Dauerfestigkeit) ist ein wichtiger Parameter, der oftmals für die Dimensionierung herangezogen wird.
Die Relation der maximal im Betrieb auftretenden Beanspruchung zu der Dauerfestigkeit wird in Form des Ausnutzungsgrades angegeben. Dazu müssen keine detaillierten Last-Zeit-Funktionen bekannt sein sondern lediglich die Maximalwerte der Lasten und ihre Form (wechselnd, schwellend, konstant). Unter der Annahme eines Worst-Case-Szenarios wird dann der Ausnutzungsgrad berechnet. Zeigt sich im Dauerfestigkeitsnachweis ein nur geringer Ausnutzungsgrad, so kann oftmals auf den vergleichsweise aufwändigen Betriebsfestigkeitsnachweis verzichtet werden.

Viele Regelwerke erleichtern das Vorgehen und helfen, eine dem Stand der Technik entsprechende Auslegung zu finden. Hier sind die FKM-Richtlinie, die Regelwerke des Germanischen Lloyds (für Schiffbau und Windenergieanlagen) und die IIW-Richtlinie (International Institute of Welding) zu nennen.

Ergebnis der Anwendung der Betriebsfestigkeit ist neben einem tieferen Verständnis des eigenen Produktes eine effizientere Struktur der Bauteile, verringertes Gewicht und oftmals auch eine Kostenersparnis. Neben technischen Aspekten ist auch die Frage der Produkthaftung eine wichtige Motivation für die Anwendung.

Unsere Software winLIFE wurde entwickelt, um die etablierten Methoden möglichst einfach anwenden zu können. Unverzichtbar für den erfolgreichen Einsatz von winLIFE ist ein solides Grundwissen des Anwenders auf dem Gebiet der Mechanik, das auf unseren Seminaren vermittelt wird (zweitätig, drei Mal im Jahr) und die Basis zu einem vertieften Einstieg in die Theorie der Betriebsfestigkeit und die Anwendung unserer Software darstellt. Falls gewünscht führen wir in Zusammenarbeit mit dem winLIFE-Anwender seine ersten Projekte gemeinsam durch, beschleunigen dadurch den Einstieg in die Methodik und geben ihm auch die Sicherheit der korrekten Interpretation seiner Ergebnisse. Die Publikationen und winLIFE-Video-Beispiele vermitteln einen Eindruck von den Möglichkeiten.