Einführung und Überblick

Rechnerische Festigkeitsnachweise sind heute ein unverzichtbarer Teil des Entwicklungsprozesses technischer Bauteile. Eine günstige Werkstoffausnutzung, sichere Gebrauchseigenschaften und oftmals auch eine Gewichts- und Kostenreduktion sind wichtige Argumente. Neben technischen Aspekten spielt auch die Frage der Produkthaftung eine Rolle und die Hersteller sind zunehmend bemüht, Lebensdauer und Zuverlässigkeit Ihrer Produkte auch rechnerisch zu überprüfen und damit auch den Stand der Technik anzuwenden.

Die Entwicklung eines Bauteils durchläuft dabei mehrere Phasen. Der erste Schritt besteht darin, auf der Basis der statisch (selten) wirkenden Maximallasten und ggf. einem Sicherheitsfaktor eine Dimensionierung vorzunehmen. Der Nachweis, dass unter statischer Beanspruchung das Bauteil nicht versagt, ist die Voraussetzung für alle weiteren Nachweise.

Handelt es sich um ein Bauteil, auf das auch schwingende Belastungen wirken, so muß auch hierfür nachgewiesen werden, dass auch dies nicht zum Schaden führt. Vergleichsweise einfach, weil nur wenige Informationen nötig sind, ist der  Dauerfestigkeitsnachweis zu erbringen. Gelingt es zu zeigen, dass unter Worst-Case Annahmen die Beanspruchungen mit einer ausreichenden Sicherheit unterhalb der Dauerfestigkeit liegen, dann ist dieses Ergebnis zunächst einmal ausreichend.

In einer späteren Phase, wenn es um die Optimierung der Struktur geht und wenn dann naturgemäß detailliertere Informationen vorliegen, dann kann der Betriebsfestigkeitsnachweis sinnvoll oder gar zwingend nötig sein. Die Notwendigkeit hängt stark ab von den Folgen, die ein Bauteilversagen anrichten könnte.
Auch kann eine Rissfortschrittsberechnung sinnvoll sein, wenn  es z.B. um die Festlegung von Inspektionsintervallen geht.

winLIFE bietet für all diese Entwicklungsphasen geeignete Berechnungsmöglichkeiten von der Aufbereitung einer Belastung bis zum Drucken des Reports an und – wenn gewünscht- bieten die winLIFE-Entwickler auch Dienstleistungen für diese Fragestellungen an.

Wichtig ist, dass sich der Benutzer mit den Möglichkeiten aber auch den Grenzen der Lebensdauervorhersage vertraut macht, um seine Berechnungsergebnisse richtig zu interpretieren und im Hinblick auf ein robustes Design zu nutzen. Dazu bieten wir jährlich drei Mal Seminare an (5. Seminartypen, je 1 Tag, s, Internet).

Die Ergebnisse einer Lebensdauerberechnung weisen einen vergleichsweise großen Fehler auf, so dass die Absolutlebensdauer auf Grund einer Berechnung nur mit großen Abweichungen vorhersagbar ist. Der Grund dafür ist einfach: die Lebensdauer hängt logarithmisch mit der Beanspruchung (Spannungsamplitude) zusammen. Wird diese um 5% verändert, so verändert sich die Lebensdauer um den Faktor 5 bis 10.  Dieses in der Berechnung leicht nachvollziehbare Phänomen ist jedoch auch physikalische Realität! Eine Lebensdauerberechnung ist dennoch außerordentlich hilfreich, denn der relative Vergleich der Lebensdauer ist zutreffend und der kritische Ort wird gefunden. Dadurch kann der Entwicklungsprozeß eines Bauteils bemerkenswert verkürzt werden.

Bei sicherheitsrelevanten Bauteilen sind aber nach wie vor Bauteiltests nötig. Die statistische Natur der Lebensdauer erfordert eine größere Zahl von Prüfungen, was derartige Tests sehr aufwendig macht. Die rechnerische Lebensdauervorhersage hilft hier, die wichtigen Einflußgrößen zu identifizieren, die Zahl der notwendigen Tests und auch die Testdauer zu reduzieren.

Die Kombination von Berechnung, Messung und Schadensanalyse führt auf lange Sicht zu einer soliden Wissensbasis, die das Werkzeug der rechnerischen Lebensdaueranalyse immer mächtiger macht, da die experimentelle Überprüfung und der dabei ermittelte Faktor zwischen Rechnung und Messung mit zunehmend größerer Datenbasis auch quantitative Vorhersagen immer  treffsicherer macht.

winLIFE bietet für alle üblichen Bauteilarten wie

  • nicht geschweißte Bauteile
  • geschweißte Bauteile
  • Zahnräder und Lager

Programmmodule an.

Unterschiedliche Analysemethoden wie

  • Berechnung bis zum Anriss
  • Rissfortschritt
  • Multiaxiale Problemstellung
  • stochastische Analyse,
  • Zahnräder und Lager

werden durch entsprechende winLIFE Module unterstützt.

Trotz der einfachen Bedienung von winLIFE braucht der Benutzer ein tiefgehendes Verständnis der Theorie, da eine Vielzahl von Eingangsgrößen gewählt werden müssen, die entscheidenden Einfluß auf das Ergebnis haben. Wir bieten Schulungen 3 Mal im Jahr an, um winLIFE Anwender mit der Theorie als auch dem Produkt vertraut zu machen. Weiterhin bieten wir auch Schulungen im Hause des Kunden an.