fe-safe

Die strukturelle Ermüdungsanalyse bewertet das Materialverhalten innerhalb einer Struktur, wenn diese über einen längeren Zeitraum wiederholten Belastungen ausgesetzt ist. Die strukturelle Ermüdungsanalyse untersucht die strukturelle Integrität und wie sie sich unter zyklischen Belastungsbedingungen verändert. Durch die Analyse von Faktoren wie Spannungskonzentrationen, Lastschwankungen und Materialeigenschaften kann die strukturelle Ermüdungsanalyse die Lebensdauer von Komponenten vorhersagen und katastrophale Ausfälle aufgrund von Ermüdungsschäden verhindern.

Ermüdungsanalysen sind in der technischen Entwicklung von entscheidender Bedeutung, um die Lebensdauer von Materialien unter zyklischer Belastung vorherzusagen und zu verbessern. Die folgenden Methoden werden in der Ermüdungsanalyse hauptsächlich verwendet:

1. Spannungsbasierte Methode (S-N-Kurve): Die S-N-Kurve (Wöhlerkurve) ist eine traditionelle Methode, bei der die Spannungsamplitude des Materials gegen die Anzahl der Zyklen bis zum Versagen dargestellt wird. Die S-N-Kurven-Methode ist geeignet für die Ermüdungsanalyse bei hoher Lastwechselzahl (High Cycle Fatigue), bei der sich die Spannungen im elastischen Bereich bewegen.
2. Dehnungsbasierte Methode (ε-N-Kurve): Dieser Ansatz wird für Ermüdungsanalysen bei niedriger Lastwechselzahl (Low Cycle Fatigue) verwendet, bei denen die Spannungen hoch genug sind, um eine plastische Verformung zu verursachen. Dabei wird die Dehnungsamplitude über der Anzahl der Zyklen bis zum Versagen dargestellt.
3. Bruchmechanik-Methode: Die Bruchmechanik-Methode wird verwendet, um das Wachstum von bereits vorhandenen Rissen unter zyklischer Belastung vorherzusagen. Sie ist besonders nützlich bei Strukturen mit rissartigen Defekten und basiert auf den Prinzipien der Bruchmechanik.
4. Ermüdungsrisswachstumsrate (da/dN über ΔK): Diese Technik konzentriert sich auf die Wachstumsrate eines vorhandenen Risses pro Belastungszyklus als Funktion des Intervalls des Spannungsintensitätsfaktors (ΔK) . Sie ist entscheidend für die Vorhersage der restlichen Lebensdauer eines Bauteils mit Rissen.
5. Multiaxiale Ermüdungsanalyse: Dieser Ansatz wird verwendet, wenn der Spannungszustand komplex ist und mehrere Richtungen umfasst. Es erfordert anspruchsvollere Modelle zur Vorhersage des Versagens, wie zum Beispiel die Kritische-Ebene-Methode.
6. Energiemethoden: Diese Methoden, wie der Ansatz der Hystereseenergie, betrachten die während der zyklischen Belastung in einem Material absorbierte Energie als Hauptfaktor für den Ermüdungsschaden.
7. Finite-Elemente-Analyse (FEA): FEA ist ein rechnerisches Werkzeug zur Vorhersage von Spannung, Dehnung und Verschiebung von Materialien und Strukturen unter Last. In Kombination mit Ermüdungslebensdauer-Modellen hilft es, kritische Stellen zu identifizieren und die Ermüdungslebensdauer abzuschätzen. Jede Methode hat ihre spezifischen Anwendungen, Vorteile und Einschränkungen und die Wahl der Methode hängt von der Art des Materials, der Art der zyklischen Belastung und den verfügbaren Daten ab.

fe-safe, die führende Ermüdungsanalyse-Software für Finite-Elemente-Modelle, kann direkt mit allen wichtigen FEA-Suites verbunden werden und ist für die anspruchsvollsten Industrieanwendungen geeignet. Es war die erste kommerziell erhältliche Software, die sich auf moderne, multiaxiale, dehnungsbasierte Ermüdungsmethoden konzentriert. fe-safe ist wegen seiner Genauigkeit, Geschwindigkeit, umfassenden Funktionen und Benutzerfreundlichkeit beliebt.

Mit fe-safe als integralem Bestandteil Ihres Konstruktionsprozesses können Sie Ermüdungsanalysen schnell und genau durchführen. Es passt sich nahtlos in Ihren Konstruktionsprozess ein und ermöglicht Ihnen die Entwicklung von langlebigen, und kosteneffizienten Produkten. Außerdem wird das Risiko minimiert, kritische Ermüdungsbruchstellen zu übersehen, wodurch potenzielle Rückrufkosten und Gewährleistungsansprüche reduziert werden.

Die zyklische Belastung ist bei der Ermüdungsanalyse von entscheidender Bedeutung. Sie beschreibt die wiederholte Belastung eines Bauteils, was zu Bereichen mit hoher Spannung und schließlich zur Rissbildung führen kann. Die Kenntnis der zyklischen Belastungsmuster ist für eine genaue Ermüdungsanalyse wichtig.

Ermüdungsbruch tritt bei Materialien auf, die im Laufe der Zeit schwankenden Spannungen und Dehnungen ausgesetzt sind, selbst wenn diese Spannungen unterhalb der maximalen Zugfestigkeit des Materials liegen. Im Gegensatz zu abruptem Versagen aufgrund einer einzelnen hohen Belastung, entwickelt sich ein Ermüdungsbruch nach und nach, bedingt durch den kumulativen Effekt zyklischer Belastungen.