A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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Müde Metalle. Lebensdaueranalysen zyklisch beanspruchter Stahltragwerke
Damit Materialermüdung nicht zu gefährlichem Versagen von Bauteilen führen, sollen Simulationsprogramme eine Lebensdauervorhersage unter spezifischen Belastungssituationen ermöglichen. An der Ruhr-Universität Bochum befasst sich der Lehrstuhl für Statik und Dynamik im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 'Lebensdauerorientierte Entwurfskonzepte' mit diesem Thema. Auslöser der Materialermüdung sind meist irreversible mikroplastische Deformationen durch Versetzungen der Atome innerhalb des Kristallgitters, die lokal zur Bildung von Mikrorissen führen und schließlich bis zum Versagen führen können. Bislang unterschied man unterscheidet drei Arten der Materialermüdung: Dauerfestigkeit, Langzeitermüdung, Kurzzeitermüdung. Erst seit kurzem ist bekannt, dass es auch eine Ultrakurzzeitermüdung gibt, die bereits nach weniger als 100 Lastzyklen auftritt und durch extreme Belastungswechsel verursacht wird. Unsicherheiten bei den Materialkennwerten und den Einwirkungsgrößen sowie überholte empirische Schadensakkumulationsregeln führen dazu, dass die ingenieurmäßige Abschätzung der Betriebsfestigkeiten häufig weit neben der Realität liegt. Moderne Werkstoffmodelle und die Methode der Finiten Elemente erlauben es dagegen, halbempirische Ansätze durch mikrostrukturell motivierte Simulationskonzepte zu ersetzen. Ein solches numerisches Modell wurde entwickelt, um die Lebensdauer von Stahltragwerke und schalenförmigen Stahlbehältern unter großen zyklischen Beanspruchungen zu simulieren und die Plastizierungen und Deformationen des Materials realitätsnah abzubilden. Zuerst werden die werkstoffspezifischen Eigenschaften des elastoplastischen Mikroporenschädigungsmodells bestimmt und anhand von Probekörpern experimentell verifiziert. Anschließend wird mit der FE-Analyse die Lebensdauer prognostiziert. Für kritisch belastete Strukturen steht somit nun ein Werkzeug zur Verfügung, dass die Tauglichkeit einer Konstruktion bewerten kann und gegebenenfalls bereits von dem Bau die Suche nach Alternativen ermöglicht.
Müde Metalle. Lebensdaueranalysen zyklisch beanspruchter Stahltragwerke
Damit Materialermüdung nicht zu gefährlichem Versagen von Bauteilen führen, sollen Simulationsprogramme eine Lebensdauervorhersage unter spezifischen Belastungssituationen ermöglichen. An der Ruhr-Universität Bochum befasst sich der Lehrstuhl für Statik und Dynamik im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 'Lebensdauerorientierte Entwurfskonzepte' mit diesem Thema. Auslöser der Materialermüdung sind meist irreversible mikroplastische Deformationen durch Versetzungen der Atome innerhalb des Kristallgitters, die lokal zur Bildung von Mikrorissen führen und schließlich bis zum Versagen führen können. Bislang unterschied man unterscheidet drei Arten der Materialermüdung: Dauerfestigkeit, Langzeitermüdung, Kurzzeitermüdung. Erst seit kurzem ist bekannt, dass es auch eine Ultrakurzzeitermüdung gibt, die bereits nach weniger als 100 Lastzyklen auftritt und durch extreme Belastungswechsel verursacht wird. Unsicherheiten bei den Materialkennwerten und den Einwirkungsgrößen sowie überholte empirische Schadensakkumulationsregeln führen dazu, dass die ingenieurmäßige Abschätzung der Betriebsfestigkeiten häufig weit neben der Realität liegt. Moderne Werkstoffmodelle und die Methode der Finiten Elemente erlauben es dagegen, halbempirische Ansätze durch mikrostrukturell motivierte Simulationskonzepte zu ersetzen. Ein solches numerisches Modell wurde entwickelt, um die Lebensdauer von Stahltragwerke und schalenförmigen Stahlbehältern unter großen zyklischen Beanspruchungen zu simulieren und die Plastizierungen und Deformationen des Materials realitätsnah abzubilden. Zuerst werden die werkstoffspezifischen Eigenschaften des elastoplastischen Mikroporenschädigungsmodells bestimmt und anhand von Probekörpern experimentell verifiziert. Anschließend wird mit der FE-Analyse die Lebensdauer prognostiziert. Für kritisch belastete Strukturen steht somit nun ein Werkzeug zur Verfügung, dass die Tauglichkeit einer Konstruktion bewerten kann und gegebenenfalls bereits von dem Bau die Suche nach Alternativen ermöglicht.
Müde Metalle. Lebensdaueranalysen zyklisch beanspruchter Stahltragwerke
Meschke, Günther (author) / Hommel, Hendrik (author)
Rubin ; 42-49
2009
8 Seiten, 12 Bilder
Article (Journal)
German
Lebensdauerprüfung , zyklische Belastung , Stahlbau , Stahlkonstruktion , Materialermüdung , Simulationsprogramm , Simulationsmodell , Lebensdauervorhersage , mikroplastische Verformung , Schadensakkumulation , Methode der finiten Elemente , Mikrostruktur , Strukturmodell , Schalentragwerk , Stabtragwerk
Untersuchung zyklisch beanspruchter Stahlbauteile mit Hilfe der Thermovision
| Online Contents | 1997
Untersuchung zyklisch beanspruchter Stahlbauteile mit Hilfe der Thermovision
| Tema Archive | 1997
Bemessung zyklisch beanspruchter Schweißverbindungen aus höchst- und ultrahochfesten Stählen
| Online Contents | 2015