Ermüdung von Werkstoffen und Konstruktionen

5. Theoretisch-Experimentelle Schädigungsprognose

5.1 Allgemeines

Die allgemeins Vorgehensweise entspricht dem Bild 1: Zunächst muss die Ermüdungseinwirkung bestimmt werden, Danach sind die Einwirkungen und ihre Amplitudenwechsel bekannt. Mit Hilfe eines Systemmodells, das je nach System statisch oder dynamisch sein kann, wird dann aus den Einwirkungen die am kritischen Detail vorliegenden Beanspruchungen in Form von Dehnungen (falls diese plastisch sind), oder Spannungen im elastischen Fall, am kritiuschen Detail bestimmt. Mit Hilfe der sich gemäß der Einwirkungsamplitiuden änderden, örtlichen Beanspruchungen werden dann mit Hilfe des Schädigunsgmodells die Schäden bestimmt.


Bild 1: Grundsätzliches Vorgehen

Das Einwirkungs- oder Lastmodell ist bei regelmäßiger Beanspruchung, mit i.a. konstanten Beanspruchungsamplituden, wie sie z.B. bei einer Schleuse auftreten (Schleuse ist entweder leer oder ganz voll), hieraus ergibt sich die Spannunsgdifferenz Delta-Sigma. Bei bekannter Anzahl der Schleusungen / Tag und bekannter Anzahl von Schleusungstagen pro Jahr lässt sich z.B. für eine vorgegebene, geplante Lebensdauer die Anzahl der Spannungswechsel Delta-Sigma ermitteln. Alles sehr einfach.
Schwieriger wird es bei zufälligen Einwirkungen, wie z.B. durch Wind und/oder Welle oder bei Straßenverkehr. Hier müsse in der Regel statische Beschreibungen vorgenommen werden. Darauf wird im Folgenden kurz eingegangen. Insgesamt läßt sich feststellen, dass die Eremittlung dere veränderlichen Einwirkungen so relativ zuverlässig erfolgt.

Dere daran anschließende Schritt der Systemübertragung, d.h. die Ermittlung der örtlichen Dehnungen oder Spannungen am kritischen Detail ist wohl der am präzisesten beschreibbare Schritt in der Kette. Vor allem Dank der Finite-Element-Methode (FEM),, die eine genaue Beanspruchunsgermittlung ermöglicht. Dieser Schritt ist mit nur gerinegn Fehlern behaftet, wenn die Systemmodellierung dem Stande des Wissens gemäß erfolgt. Die Anwendung des daran anschließenden Systemmodells ist der mit Abstand unsicherste Kandidat in dere Modellkette. Abweichunegn um den Faktor 10 zwischen theoretischer Prognose und Versuch sind keine Seltenheit.

Der Stoff ist nach der unten angegebenen reihenfolge wie folgt gegliedert. Zu jedem Kapitel existiert in der Regel eine eigene Webseite, die über das Menü oder auch über Links erreichbar ist. Die theoretische Prognose-Modelle sind im Menü über den Punkt "Schädigungsprognose" zu erreichen.

1. Bestimmung des Erhaltungszustandes einer Konstruktion

2. Ursachen spröhttp://peil-ing.com/ingenieure/admin/pagesder Brüche

3. Einflüsse auf die Ermüdungsfestigkeit

5.2 Ermüdungsbelastung

5.3 Konzept der Ermüdungs-Festigkeitslinien

5.4 Konzept der Kerbgrundbeanspruchung oder örtliches Konzept

5.5 Bruchmechanik Konzept

5.6 Konzept der Vorhersage mit begleitendem Monitoring