Betriebsfestigkeitsnachweis LCF / Berechnung von Maschinenelementen
murat1989 05. Jan. 2020, 18:44

Hallo liebe Community,

derzeit beschäftige ich mich mit einem Betriebsfestigkeitsnachweis im LCF Bereich. Nachweisen möchte ich nach der FKM Richtlinie Nichtlinear welche letztes Jahr veröffentlicht wurde. Jedoch bin ich bei einigen Stellen verunsichert und verstehe die Hintergründe noch nicht ganz weshalb ich ein paar Fragen hätte.
Nachweißen möchte ich mit Hilfe des Schädigungsparameters Pram.
Speziell in meinem derzeitigen Nachweisfall habe ich keine streuenden verschiedenen Belastungen weshalb eine Rainflow Zählung bei mir keinen Sinn macht. Es wird das Bauteil lediglich mit Volllast belastet wieder entlastet und das selbe Spiel wieder von vorne. Also Belastung schwellend mit Volllast. Die Richtlinie schreibt jedoch vor die Lastfolge mittels Rainflowzählung zweimal zu Durchlaufen. Macht dies bei mir Sinn? Meiner Ansicht nach ist dies bei Unterschiedlichen Lasten sinnvoll um das Auswirken der unterschiedlichen Lastfolgen zu berücksichtigen. Deshalb wären keine anderen Ergebnisse zu erwarten.
Jedoch ist bei der späteren Berechnung der Bauteilslebensdauer die Schadenssumme und die Anzahl der Schwingspiele des zweiten Durchlaufsnötig(kollektivumfang n2).
Unter Annahme das die Schädigungssumme des zweiten Durchlaufs gleich der des ersten Durchlaufs ist komme ich auf eine viel geringerer Lebensdauer als bei einem Nachweis mit der "normalen" FKM Richtlinie.

Ich hoffe die Frage wirkt nicht all zu sehr verwirrend und es gibt bereits ein paar Teilnehmer im Forum die bereits etwas Erfahrung mit dieser Richtlinie sammeln konnten. Auch würde mich interessieren welche Erahrungen andere mit dieser Richtlinie gemacht haben. Gerne auch wenn Erfahrungen mit der Auswertung anhand eines automatisierten Programms geamcht wurde(z.B. AutoFENA NL). Gibt es andere Richtlinien zur bewertung der Betriebsfestigkeit im LCF Bereich? Bei Unklarheiten bei meinen Formulierungen bitte einfach nachfragen.

Mit freundlichen Grüßen
Murat

N.Lesch 05. Jan. 2020, 21:00

Hallo Murat, was verstehst Du denn unter LCF?

jupa 06. Jan. 2020, 06:25

Zitat:
Original erstellt von N.Lesch:
Hallo Murat, was verstehst Du denn unter LCF?



Vermutlich gehts um
Low Cycle Fatigue Versuche (LCF) nach ISO 12106 / ASTM E606
Bestimmung der Kurzzeitfestigkeit / Kurzzeitermüdung
Low Cycle Fatigue heißt Ermüdung bei niedriger Lastspielzahl.

Habe davon aber keine Ahnung ...

ibgross 07. Jan. 2020, 21:33

Zitat:
Original erstellt von murat1989:
Gibt es andere Richtlinien zur bewertung der Betriebsfestigkeit im LCF Bereich?

Hallo Murat;

zunächst willkommen im Forum und Dank für Deinen qualifizerten und interessanten Beitrag.

Bzgl. anderer Richtlinien zur Bewertung der Betriebsfestigkeit:
Ja, die gibt es.
Hier wäre es hilfreich zu wissen, in welchem Bereich Du unterwegs bist.
- Maschinenbau: natürlich FKM, aber auch z.B. DIN 743; VDI-Bericht 1689 
- Stahlbau: z.B. EN 13001 (früher DIN 15018); EN 1993-1-9
- Behälterbau: z.B. EN 13445-3; AD2000-S1, -S2, -S4
- Fliegende Bauten: z.B. EN 13814
- Außergewöhnliche Lasten (z.B. Erdbeben): z.B. EN 1998-1 (früher DIN 4149)
- etc. pp.

Speziell für den LCF-Bereich empfehle ich die Beschäftigung mit der Coffin-Manson-Auftragung.
Das ist m.E. aber eher von wissenschaftlichem Interesse und hat in der Praxis kaum Bedeutung.

Aus dem Kollegenkreis habe ich eine Empfehlung für folgendes Seminar erhalten:
https://www.vdi-wissensforum.de/weiterbildung-maschinenbau/betriebsfestigkeitsberechnung/

Hoffe die Angaben sind hilfreich und bei Eingrenzung des für Dich relevanten Bereiches helfe ich gern weiter, wenn ich kann.

Beste Grüße
Michael

galerkin 03. Okt. 2020, 11:49

Hallo Murat,

ich hoffe meine Antwort kommt nicht zu spät. Bin mir auch nicht sicher ob ich deine Frage gut verstehe, kenne mich aber mit der FKM NL etwas aus und versuche mal in die Richtung zu antworten.

Die Richtlinie setzt prizipiell eine Rainflow Zählung voraus aber bei schwellender Vollast ohne Kollektiv macht dies natürlich keinen Sinn. Was jedoch nicht vernachlässig werden darf ist das zweimalige Durchlaufen der Lastfolge!! Selbst wenn es hier immer die selbe Last ist so berücksichtigt die Richtlinie mit dem zweimaligen Durchlaufen Folgeschädigungen und Verfestigungseffekte. Dies kann bei erneutem Durchlaufen auch zu höheren ertragbaren Lastwechsel kommen als beim ersten Durchlauf. Auch wird der Schädigungsparameter(bzw. zunächst die zugehörige Dehnung) beim ersten Durchlauf gemäß dem Gesetzen von Ramberg und Osgood fürzyklisch stabilisiertes Materialverhalten und beim zweiten Durchlauf durch Beschreibung der Hysteresisäste unter Verwendung des Masing-Gesetzes berechnet. Also ergeben sich andere Schädigungsparameter was auch bei selben Spannungswerten andere zugehörige Dehnungen und Schädigungen ergibt!

Erfahrung mit dem automatischen Auswertetools von bekannten Softwarefirmen habe ich nicht. Bin grundsätzlich ein Freund von eigenen Programmtools. Zumal solche Pakete meist sehr teuer ist und durchaus ohne zu großen Aufwand auch selbst erstellt werden können.
Andere Richtlinien sind mir nicht bekannt. Es gibt natürliche verschiedene Konzepte zur Bewertung mittels Schädigungsparameter aber mir wäre nicht bekannt das diese explizit in Richtlinie festgehalten wurden.
Bei Intresse zu den Konzepten einfach einen Blick in die "Bibel der Betriebsfestigkeiten" von Haibach werfen.

Gruß
Martin