Online-Kurs:
Festigkeitsnachweis FKM Nichtlinear

Rechnerischer Bauteilfestigkeitsnachweis unter expliziter Erfassung nichtlinearen Werkstoff-Verformungsverhaltens

19. - 20. November 2024, online

In der Richtlinie sind Nachweise der statischen Festigkeit und der Betriebsfestigkeit geregelt. Beim statischen Nachweis ist gefordert, dass an keiner Stelle des Bauteils eine werkstoffspezifische Grenzdehnung überschritten wird. Die vorhandenen Dehnungen sind mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente unter Beachtung physikalischer und geometrischer Nichtlinearität zu bestimmen.

Der Betriebsfestigkeitsnachweis basiert auf dem Örtlichen Konzept (Kerbdehnungskonzept), auf welches detailliert eingegangen wird. Das Örtliche Konzept versetzt den Anwender in die Lage, auf Basis rein elastizitätstheoretischer Finite-Element-Berechnungen einen Betriebsfestigkeitsnachweis unter expliziter Erfassung des elastisch-plastischen Materialverhaltens zu führen. Der Nachweis ist sowohl im LCF als auch im HCF Bereich anwendbar und führt für Stahl, Stahlguss und Aluminium-Knetlegierungen zu statistisch abgesicherten Anrisslebensdauern.

Zielgruppe:

Das Seminar wendet sich primär an Ingenieure, die Probleme der statischen und der Betriebsfestigkeit in Versuchs- oder Berechnungsabteilungen bearbeiten oder die Lebensdauer von Anlagen überwachen und die dabei bisher nur die traditionellen Konzepte, wie zum Beispiel die "FKM-Richtlinie linear", einsetzen.

Ihr Nutzen:

In diesem Seminar werden Hintergrundinformation zur neuen Richtlinie vermittelt und ihre Anwendung demonstriert. Die Teilnehmer werden in die Lage versetzt, Nachweise unter Zugrundelegung der Richtlinie durchführen zu können.

Inhalte

Einführung und statischer Festigkeitsnachweis

Einleitung
Konzepte der Führung von Festigkeitsnachweisen
Statischer Festigkeitsnachweis in der „FKM-Richtlinie nichtlinear“
Anwendungsbeispiel zum statischen Festigkeitsnachweis

Hintergrundwissen zur Theorie und Anwendung des Örtlichen Konzepts (I)

Zyklisches Spannungs-Dehnungs-Verhalten bei einachsigen Beanspruchungen
Werkstoffwöhlerlinien bei einachsigen Beanspruchungen

Hintergrundwissen zur Theorie und Anwendung des Örtlichen Konzepts (II)

Masing-Memory-Modell und Rainflowzählung
Lineare Schadensakkumulationsregel
Bauteilverhalten und Modellbildung bei örtlich einachsigen zyklischen Beanspruchungen

Anwendung des Örtlichen Konzepts anhand von Beispielen

Berechnung von Anrisslebensdauern bei einachsigen Beanspruchungen

Betriebsfestigkeit mit der FKM-Richtlinie nichtlinear: Konzept

Rissfortschritt und Schadensakkumulation
Kurzrisswachstum bis zum technischen Anriss
Reihenfolgeeffekte und deren Erfassung mit dem Schädigungsparameter PRAJ

Betriebsfestigkeit mit der FKM-Richtlinie nichtlinear: Lebensdauer im Detail

Ermüdungsrisswachstum in Kerben
Anriss- und Bruchlebensdauern
Erfassung von Oberflächen- und Größeneinflüssen

Betriebsfestigkeit mit der FKM-Richtlinie nichtlinear: Sicherheitskonzept

Sicherheitskonzept der FKM-Richtlinie nichtlinear

Betriebsfestigkeit mit der FKM-Richtlinie nichtlinear: Mehrachsigkeit und Proportionalität

Örtlich mehrachsig proportionale Beanspruchung – Nachweisführung und Abgrenzung zu nichtproportionaler Beanspruchung

Statischer Festigkeitsnachweis mit der FKM-Richtlinie nichtlinear

Konzept der Nachweisführung
Definition von Werkstoffen, Sicherheitsfaktoren und anderen Nachweisparametern
Hinweise zur Modellgestaltung (Materialgesetz, Laststeigerung, …)
Demo: Statischer Festigkeitsnachweis einer abgesetzten Welle

Statischer Festigkeitsnachweis mit der FKM-Richtlinie nichtlinear: Übung

Statischer Festigkeitsnachweis eines Lagergestells

Betriebsfestigkeitsnachweis mit der FKM-Richtlinie nichtlinear

Konzept der Nachweisführung
Definition von Werkstoffen, Lastfolgen und anderen Nachweisparametern
Prüfung des Nichtproportionalitätsgrades
Demo: Betriebsfestigkeitsnachweis einer abgesetzten Welle

Betriebsfestigkeitsnachweis mit der FKM-Richtlinie nichtlinear: Übung

Betriebsfestigkeitsnachweis eines Lagergestells

Die neue Richtlinie ist beim VDMA Verlag erhältlich. Bei Interesse klicken Sie bitte den folgenden Link an: Richtlinie nichtlinear

PSE

PSE Competencies addressed by this training course

MESMco4	Discuss the terms True Stress and Natural Strain
MASap1	Employ material constitutive data appropriately in analysis and simulation.
MASco15	If relevant to your industry sector, explain how use of a modulus and allowable stress can be used in a small displacement linear elastic analysis of a plastic component.
MASco9	Explain, in metallurgical terms, how brittle and ductile cracks form in steels and how their appearances differ.
MASco5	Discuss the relationship between transition temperature and toughness and ductility.
MASkn4	List any material temperature limits (high and low) specified for the materials commonly used in your industry sector.
FATkn4	Sketch a sinusoidal stress variation and show the maximum stress, minimum stress, mean stress, alternating stress (or stress amplitude), stress range and stress ratio.
FATkn3	List potential sites for fatigue in your company products.
FATkn6	List ways of inducing beneficial compressive stresses in your company products.
FATco1	Discuss the initiation, propagation and fast fracture stages of Fatigue in metallic materials.
FATco2	Describe how the data used to construct an S-N curve are obtained.
FATco3	Discuss the term high cycle fatigue, highlighting a common source in your company products.
FATco4	Discuss the statistical nature of fatigue and explain how this is handled in relevant design standards and codes of practice.
FATco5	Discuss the salient features of an S-N diagram for steels and explain the terms endurance limit, infinite life and low cycle fatigue.
FATco7	Discuss the observed relationship between endurance limit and static tensile strength for steels and explain why this relationship does not hold for welded steels.
FATco10	Contrast the Stress-Life and Strain Life / Manson-Coffin approaches to fatigue assessment.
FATco11	Explain the use of Endurance Limit Modifying Factors in Stress-Life based fatigue assessment.
FATco12	Discuss how temperature, plate thickness and modulus effects are typically handled in relevant design standards and codes of practice and explain why this is necessary.
FATco14	Discuss the term Fatigue Strength Reduction Factor in relation to stress concentrations and explain how this has traditionally been handled in relevant design standards and codes of practice.
FATco15	Discuss the concept of cumulative damage and explain how this is commonly handled.
FATco16	Explain why a multiaxial stress field can complicate an analysis and discuss approaches to handling this.
FATco17	Discuss the significance of the choice of equivalent stress used in the fatigue assessment of welded joints
FATco29	Explain how a Cyclic Stress-Strain Curve is constructed and used.
FATco30	Explain Neuber's Rule and its limitations and why corrections to the elastic strain range from an elastic analysis may be necessary.
FATco36	Discuss any particular characteristic fatigue properties and behaviour for any materials being considered in analyses and assessment.
FATco37	Reflect on how variable amplitude load sequencing can affect the prediction of damage accumulation and fatigue life.
FATap2	Carry out elastic fatigue assessment using design standards and code guidelines for components and structures including any special procedures for ancillary components such as bolts,
FATap3	Modify the results of an elastic analysis for the effects of plasticity, where necessary.
FATap4	Conduct plastic analyses as necessary, to evaluate equivalent plastic strain ranges in components and assess using design standards and code guidelines.
FATap5	Use Reservoir Counting / Rainflow Method or similar to specify the necessary stress ranges, number of cycles and loading history for any component to be analysed.
FATap6	Employ a finite element analysis system for the fatigue analysis of a component or structure.
PLASev3	Assess the significance of neglecting any feature or detail in any nonlinear material idealisation.
PLASsy1	Specify the use of elastic perfectly plastic and bi-linear or multi-linear hardening constitutive data as appropriate.
PLASap2	Use FEA to determine Limit Loads for a range of components.
PLASap7	Using standard material data, derive a true stress vs true strain curve to be used for nonlinear analysis.
PLASco21	Explain the rationale behind the 5% strain limit in some codes of practice.
PLASco26	Discuss approaches employed to improve the finite element prediction of limit load.
PLASco33	Explain Neuber's Rule.

Referenten

Der Theorieteil des Seminars wird von Frau Dr.-Ing. Melanie Fiedler, einer Autorin der Richtlinie Nichtlinear, gehalten.

Der Praxisteil des Seminars wird von Herrn Dipl.-Ing. (FH) Tim Kirchhoff vorgestellt. Herr Kirchhoff ist seit 2007 bei der ihf Ingenieurgesellschaft mbH im Bereich CAE-Simulation und Softwareentwicklung tätig. Als Teamleiter der Softwareentwicklung ist er verantwortlich für die Entwicklung von Programmen zum statischen und zyklischen Nachweis aufbauend auf FE-Analysen. Herr Kirchhoff arbeitet seit über 10 Jahren aktiv im Fachkreis Bauteilfestigkeit des VDMA zur Weiterentwicklung der FKM-Richtlinie mit. Zudem vertritt er die ihf Ingenieurgesellschaft mbH als KMU im Redaktionskreis der FKM-Richtlinie und im Industriekreis des Fachkreises.

Organization

Veranstaltungsort
Online

Kurssprache
Deutsch

Kurszeiten
Jeweils 9 - 17 Uhr (Einwahl ab 8:30 Uhr) UTC+1

Teilnahmegebühren je Teilnehmer
Regulär: 1.550 Euro*
NAFEMS-Mitglieder: 1.200 Euro*
Digitale Seminarunterlagen und ein Zertifikat sind in den Teilnahmegebühren inbegriffen.
* pro Person zzgl. ges. MwSt.

Anmeldung
Bitte melden Sie sich falls möglich bis spätestens 5. November an.

Kosten für Stornierung
Bis 6 Wochen vor Beginn: kostenfrei;
bis 1 Woche vorher: 75 %;
weniger als 1 Woche vorher und bei Nichterscheinen: 100 %.
Ersatzteilnehmer können gestellt werden. Die Stornierung muss schriftlich erfolgen.

Absage eines Seminars
Bei zu geringer Teilnehmerzahl behalten wir uns eine Absage bis eine Woche vor Seminarbeginn vor. Bei Erkrankung des Referenten oder höherer Gewalt kann der Kurs ebenfalls kurzfristig abgesagt werden. In diesen Fällen werden die Kursgebühren zurückerstattet.

Seminarorganisation / Kontakt
NAFEMS
e-mail: roger.oswald@nafems.org

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