Um ein Bauteil oder eine Baugruppe auf Dauerfestigkeit nach der FKM-Richtlinie zu bewerten, müssen oft zuvor berechnete Hotspots in FEM-Programmen detailliert untersucht werden. Das bedeutet viel Arbeit, denn Sie müssen die Ergebnisse für die zu prüfenden Elemente in andere Programme importieren, um die Prüfung durchführen zu können.

Erstellung von FEM-Analysen

Erstellung von FEM-Analysen

Um hier die Arbeit zu vereinfachen und die Resultate übersichtlich darstellen zu können, verwendet Femto Engineering SDC Verifier, das für die Berechnung und Auswertung nach verschiedenen Normen entwickelt wurde.

Neben den üblichen Eigenschaften, die den Materialien und Geometrien zuzuordnen sind, müssen den Elementen nun auch Faktoren und Parameter der FKM-Richtlinie und Material- oder Schweißnahtgüten wie FAT-Klassen zugeordnet werden. Die Zuweisungen können einfach in einer Schnittstelle vorgenommen werden, die für alle von Ihnen benötigten Eingaben ausgelegt ist.

Mit den in der FKM-Richtlinie hinterlegten Zugfestigkeiten bzw. FAT-Klassen und den vorgegebenen Faktoren, Parametern und Wöhlerkurven berechnet das Programm die maximale Spannungsamplitude, die gemäß FKM-Richtlinie gegen Ermüdung toleriert werden kann. Die in der Richtlinie angegebenen Formeln werden in das Programm aufgenommen und automatisch berechnet.

Die folgende Abbildung zeigt dies anhand einer kleinen Schweißbaugruppe, die abwechselnd in vertikaler Richtung belastet wird [Pa].

 

Figure 1 Maximal erträgliche Spannungsamplitude [Pa].

Diese Baugruppe dient nur dazu, den Arbeitsfortschritt zu zeigen. Natürlich können Sie sie für alle geschweißten und sogar ungeschweißten Konstruktionen verwenden, wie z. B. Kräne oder Wellen.

Resultate

Auf der Grundlage dieser berechneten zulässigen Spannungen, eines Sicherheitsfaktors und der berechneten vorhandenen Spannungen berechnet das Programm nun den maximalen Ausnutzungsgrad (auftretende Spannung/zulässige Spannung) pro Element, der anschließend grafisch dargestellt werden kann:

Figure 2 Ausnutzungsfaktor für die Dauerfestigkeit nach FKM

Auf dem Foto sind einige rote Stellen in einer Schweißnaht zu sehen. Rote Bereiche bedeuten, dass die Auslastung höher als 1 ist, was bedeutet, dass Sie in diesen Bereichen wahrscheinlich Ermüdungsrisse bekommen werden.

Neben einer Dauerfestigkeitsberechnung sind natürlich auch statische Berechnungen nach FKM und Betriebsfestigkeitsanalysen nach FKM möglich.

Bei Femto Engineering wollen wir immer sicherstellen, dass wir das Maximum aus unseren Simulationen herausholen. Wie in Abbildung 2 zu sehen ist, hilft der Einsatz dieser Software, kritische Bereiche einfach zu kennzeichnen, so dass Ihre Konstruktion leichter nach den FKM-Richtlinien geprüft werden kann. Das spart eine Menge Zeit. Dies ist nur ein kleines Beispiel dafür, wie Sie das Programm nutzen können, aber es gibt viele weitere Möglichkeiten, es zu Ihrem Vorteil einzusetzen.