Betriebsfestigkeit

Vorlesung „Betriebsfestigkeit“

Termin: Sommersemester

Zur Sicherstellung der Widerstandsfähigkeit von Bauteilen gegenüber Betriebsbelastungen werden heute in zahlreichen Bereichen der Technik Betriebsfestigkeitsnachweise geführt. Der Betriebsfestigkeitsnachweis ist ein wichtiges Hilfsmittel bei der beanspruchungsgerechten Auslegung und Optimierung von Bauteilen unter Betriebslast. Als Methoden zur Betriebsfestigkeitsbestimmung haben sich bis heute die vier Grundkonzepte

  • experimentelle Ermittlung
  • Nennspannungskonzept
  • Örtliches Konzept (Kerbgrundkonzept) und
  • Rissfortschrittskonzept

herausgebildet. Aus diesen vier Grundkonzepten wurden einige Konzeptvarianten entwickelt, die bestimmte Komponenten der Grundkonzepte so miteinander zu verbinden versuchen, dass die Vor- und Nachteile der verschiedenen Verfahren optimal aufeinander abgestimmt werden können. Die wichtigsten Konzeptvarianten sind

  • das Strukturspannungskonzept und
  • das Konzept der örtlich elastischen Beanspruchungen.

Alle diese Nachweiskonzepte haben als gemeinsames Ziel die Erfassung der wesentlichen Einflussgrößen der Betriebsfestigkeit. Diese Einflussgrößen können in die Einflussgruppen

  • Lastfolgen (einstufige oder mehrstufige Belastung, Betriebsbelastung)
  • Beanspruchung (Geometrie und Größe des Bauteils)
  • Werkstoffeigenschaften (statische und zyklische Werkstoffkenngrößen)
  • Fertigung (Eigenspannungen, Randschichtverfahren, Rauhigkeiten)
  • Versagen (technischer Anriss, Bruch, statistische Kenngrößen) und
  • Umgebung (Temperatur, Umgebungsmedium, Korrosion)

eingeteilt werden.

In der Vorlesung „Betriebsfestigkeit “ werden die genannten Konzepte und Einflussgrößen der Betriebsfestigkeit dargestellt. Es werden die theoretischen Grundlagen, Modellbildungen und Berechnungsschritte der verschiedenen Konzepte erläutert und bewertet. Den Schwerpunkt bildet dabei das modernere Örtliche Konzept (Kerbgrundkonzept). Die Vor- und Nachteile der einzelnen Konzepte werden vergleichend dargestellt. Ferner werden Richtlinien und Standards zur Betriebsfestigkeitsbeurteilung sowie die zugrundeliegenden Konzepte vorgestellt. Anhand von ausgewählten Beispielen wird eine Konkretisierung und Veranschaulichung der Berechnungskonzepte vorgenommen.

Zur Vorlesung „Betriebsfestigkeit“ werden Übungen angeboten. Hier wird der in der Vorlesung gelehrte Stoff anhand von Beispielen und Übungsaufgaben vertieft.

Empfohlene Voraussetzungen für eine erfolgreiche Teilnahme an der Lehrveranstaltung sind gute Kenntnisse in Mathematik, Baustofflehre/Werkstoffmechanik bzw. Werkstoffkunde und Mechanik.