Hallo zusammen,
ich arbeite gerade in die FKM-Richtlinien und bin bei einer aktuell von mir durchgeführten FE-Analyse (Ansys WB) auf ein Problem gestossen, für welches ich in den Richtlinien keinen Hinweis finde, obwohl es mir recht alltäglich erscheint. Vielleicht kann mir jemand bitte weiter helfen.
In einem Radius treten sehr hohe Spannungen auf, welche hier lokal zu einer Plastifizierung führen (siehe Bild 1). Für den Festigkeitsnachweis sollte der Spannungsgradient in diesem Bereich ermittelt werden. Dazu habe ich einen 5 mm langen Pfad senkrecht zur Oberfläche in das Modell gelegt und sowohl die Spannungen in X-Richtung (bezogen zur Hauptspannungsrichtung) als auch die plastische Dehnung entlang des Pfads ausgelesen (siehe Bild 2 und 3). Anstatt das wie zu erwarten der die Spannung von aussen zum Bauteil inneren abnimmt, bleibt sie erstmal auf gleichem Wert und fällt dann nach ca. 2 mm erst ab. Die Erklärung dazu liefert der Verlauf der plastischen Dehnung. Diese ist bis in 2 mm Tiefe vorhanden, dahinter auch noch, aber nur sehr klein. Die Streckgrenze des Materials GJS-400-18 liegt bei 240 MPa. Ich habe mit einem bilinearem Materialmodell gerechnet mit Tangentensteigung 1000 MPa.
Nun meine Frage: Soll ich für den Dauerfestigkeitsnachweis nach FKM das Spannungsgefälle nun im plastifizierten Bereich ermitteln, also zwischen 0 und 1 mm? Oder erst hinter dem plastifizierten Bereich weiter im Bauteilinneren, also zwischen 2 und 3 mm? Oder müssen hier Gradienten aus einer linearen Berechnung eingesetzt werden? Wie gesagt, in den FKM-Richtlinien habe ich dazu nicht gefunden.
Hier ergibt sich ein Unterschied von ca. 15 % beim Auslastungsgrad. Daher möchte ich diesen Punkt im Festigkeitsnachweis nicht vernachlässigen.
Vielen Dank für Eure Hilfe im Voraus
Schöne Grüße
Tilman
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