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Über dieses Buch

Dieses Fachbuch unterstützt nachhaltig bei der Durchführung von rechnerischen Festigkeitsnachweisen mit der FKM-Richtlinie „Rechnerischer Festigkeitsnachweis“. Es behandelt den Festigkeitsnachweis mit einigen Einschränkungen, die jedoch für viele Anwendungsfälle ausreichend sind und reduziert damit den Umfang der Richtlinie auf die wesentlichen Aspekte. Der prinzipielle Ablauf eines Festigkeitsnachweises wird anhand von praxisrelevanten Beispielen erläutert, die vom Leser parallel nachvollzogen werden können. Bei den Beispielen bildet die Ermittlung der örtlichen elastizitätstheoretischen Spannungen mit der Software ANSYS Workbench einen über die Richtlinie hinausgehenden Bestandteil. Auf der Verlagsseite im Internet finden sich CAD- und FE-Modelle für die Beispiele sowie weitere Zusatzinformationen wie Berechnungsskripte für die lineare Schadensakkumulation nach dem Verfahren Miner konsequent.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einleitung

Zusammenfassung
Das vorliegende Fachbuch richtet sich an Ingenieure und Studierende der Ingenieurswissenschaften, die sich mit dem Festigkeitsnachweis der FKM-Richtlinie „Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile aus Stahl, Eisenguss- und Aluminiumwerkstoffen“ (6. Auflage) beschäftigen. Es soll sie in die Lage versetzen, die Grundzüge eines Betriebsfestigkeitsnachweises mithilfe der FKM-Richtlinie und dessen Hintergründe zu verstehen und sich mit der Struktur der FKM-Richtlinie vertraut zu machen, um mit ihr sicher umgehen zu können. Für die Ermittlung der örtlichen elastizitätstheoretischen Beanspruchungen (die in diesem Buch im Vordergrund stehen) wird beispielhaft das FE-Programm ANSYS Workbench verwendet.
In der Einleitung werden Hinweise zum Umgang mit dem vorliegenden Buch gegeben, auf Einschränkungen des Buches gegenüber der FKM-Richtlinie sowie den Haftungsausschluss hingewiesen.
Michael Wächter, Christian Müller, Alfons Esderts

2. Die FKM-Richtlinie

Zusammenfassung
In diesem Kapitel wird zunächst ein Überblick über die Entstehung der FKM-Richtlinien aufbauend auf den TGL-Standards der DDR und anderen Quellen gegeben sowie zur Weiterentwicklung bis hin zur aktuellen 6. Auflagen. Anschließend werden der Anwendungsbereich und der Aufbau der FKM-Richtlinie genauer betrachtet, um dem Leser den Umgang mit dem Regelwerk zu erleichtern.
Michael Wächter, Christian Müller, Alfons Esderts

3. Grundlagen: Beanspruchungszustand und Festigkeitsnachweis

Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden die Grundlagen diskutiert, die zur Anwendung der FKM-Richtlinie notwendig sind.
Zu diesen Grundlagen gehören:
  • Definition und Unterscheidung von Nennspannungen und örtlichen Spannungen
  • Spannungstensor, Normal- und Schubspannungen
  • Hauptnormalspannungen
  • Mehrachsigkeit, Vergleichsspannungshypothesen
  • Elasto-Plastizität, Fließbedingung, Fließregel, Verfestigungsregel
  • Grundlagen rechnerischer Festigkeitsnachweise
  • Ermittlung von Lastkennwerten für den statischen und Ermüdungsfestigkeitsnachweis
  • Rechnerische Abschätzung von Festigkeitskennwerten
  • Sicherheitskonzept und Zuverlässigkeitsaussagen
Michael Wächter, Christian Müller, Alfons Esderts

4. Der Festigkeitsnachweis am Beispiel einer Welle mit Absatz

Zusammenfassung
In diesem Kapitel wird der Statische und Ermüdungsfestigkeitsnachweis am Beispiel einer abgesetzten Welle detailliert betrachtet.
Dabei wird in diesem Kapitel gleichermaßen auf die allgemeingültigen und speziell auf dieses Beispiel zutreffenden Berechnungsschritte eingegangen, sodass sie vom Leser nachvollzogen und nachgerechnet werden können.
Einige wichtige Aspekte, die behandelt werden, sind die Ermittlung bzw. die Auswahl:
  • der örtlichen Beanspruchungen mit ANSYS Workbench
  • der Plastischen Formzahl
  • der hochbeanspruchten Oberfläche und des Spannungsgradienten für die werkstoffmechanische Stützzahl
  • Betriebsfestigkeitsfaktoren nach den Verfahren Miner elementar und Miner konsequent
  • der Sicherheitsfaktoren
Michael Wächter, Christian Müller, Alfons Esderts

5. Beispiel 2: Lagerbock

Zusammenfassung
In diesem Kapitel wird der Statische und Ermüdungsfestigkeitsnachweis am Beispiel eines Lagerbocks aus Schmiedestahl betrachtet.
Alle relevanten Zwischenergebnisse und Erklärungen zur Auswahl bestimmter Faktoren und Größen sind dabei dokumentiert, sodass das Beispiel vom Leser nachvollzogen und nachgerechnet werden kann.
Michael Wächter, Christian Müller, Alfons Esderts

6. Beispiel 3: Planetenträger

Zusammenfassung
In diesem Kapitel wird der Statische und Ermüdungsfestigkeitsnachweis am Beispiel eines zweiwangigen Planetenträgers betrachtet. Alle relevanten Zwischenergebnisse und Erklärungen zur Auswahl bestimmter Faktoren und Größen sind dabei dokumentiert, sodass das Beispiel vom Leser nachvollzogen und nachgerechnet werden kann.
Michael Wächter, Christian Müller, Alfons Esderts

Backmatter

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