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Beitrag zur Bemessung von zyklisch beanspruchten Bauteilen aus Sphärogusswerkstoffen

Contribution to the assessment of cyclically loaded components made of ductile iron
 
: Schönborn, Steffen; Kaufmann, Heinz; Melz, Tobias; Sonsino, Cetin Morris

Gesellschaft für aktives technisches Marketing -atm-, Hamburg:
Die Welt der Gusseisenwerkstoffe - Vielfalt für die Zukunft : 3. Internationale Fachtagung; Maritim Konferenzhotel Darmstadt, 24. - 25. November 2016
Hamburg, 2016
S.201-216
Internationale Fachtagung "CastTec" <3, 2016, Darmstadt>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer LBF ()
structural durability; transferability; highly stressed volume; Betriebsfestigkeit; Übertragbarkeit; hochbeanspruchtes Werkstoffvolumen

Abstract
In Zeiten immer kürzerer Entwicklungszyklen und gestiegenen Kostenvorgaben, werden bereits in einem frühen Stadium des Konstruktionsprozess zuverlässige Bemessungskonzepte zur Entwicklung neuer Produktgenerationen benötigt. Zur Bewertung der Betriebsfestigkeit von Bauteilen mit unterschiedlichen Geometrien, müssen diese Bemessungskonzepte sowohl auf numerische Simulationen als auch auf experimentell ermittelte Werkstoffkennwerte zurückgreifen, um eine abgesicherte Übertragbarkeit zu gewährleisten. Für die Sphärogusslegierung SiboDur 700-10 wird gezeigt, wie basierend auf experimentellen Schwingfestigkeitskennwerten, ermittelt an Werkstoffproben unterschiedlicher Geometrien, ein derartiges Übertragbarkeitskonzept abgeleitet werden kann. Unter Kenntnis des mittels FEM ermittelten hochbeanspruchten Werkstoffvolumens HBV90% [6-17] erfolgt die Abschätzung der örtlich ertragbaren Vergleichsspannungen eines zu bemessenen innendruckbelasteten Bauteilkörpers. Durch Gegenüberstellung der experimentellen und der berechneten Wöhler- und Gaßnerlinien erfolgt die Validierung des Konzeptes. In einem weiteren Beispiel wird für eine kundenspezifische Anwendung aus diesem Werkstoff der Wöhlerlinienverlauf berechnet und zur Validierung der experimentellen Wöhlerlinie gegenübergestellt. Zum Schluss wird die Anwendbarkeit des für den Werkstoff EN-GJS-500-7 abgeleiteten Übertragbarkeitskonzeptes zur Abschätzung der Beanspruchbarkeit von Segmenten einer Seiltrommel aus dem Werkstoff EN-GJS-600-3 gezeigt.

 

In an era of shortening development cycles and increasing cost restrictions, reliable design concepts for the development of new product generations are required at an early stage of the design process. To evaluate the structural durability of components with different geometries, these assessment concepts must be based on both numerical simulations and experimental characterisation of the material in order to ensure a sufficient transferability from derived data on specimens to real components. For the higherstrength nodular cast iron SiboDur 700-10, this paper describes how such a transferable concept can be derived, based on experimental fatigue strength data determined on specimens with different geometries. The concept of the highly stressed volume, HSV90%, is used to estimate the local endurable stress amplitude of a component loaded by internal pressure through FEM simulations. The validation of the approach will be performed by a comparison of the calculated and experimental Woehler- and Gassnerlines. In further real applications, the component-related Woehler-line is calculated and validated. Further, the applicability of the transferability concept, derived for the material EN-GJS-500-7, is investigated for segments of a cable drum made of the material EN-GJS-600-3.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-423867.html