Local assessment concepts for the structural durability of complex loaded components

Da das Versagen unter zyklischer Beanspruchung ein lokales Phänomen ist, müssen bei einer Bauteilbemessung stets die örtlich auftretenden und ertragbaren Beanspruchungen im Vordergrund stehen. Im kritischen Bereich von Bauteilen können infolge der vorliegenden Spannungskonzentrationen und Beanspruchungsgradienten örtlich wesentlich höhere Beanspruchungen ertragen werden als bei ungekerbten Proben. Nur die Kenntnis der örtlich ertragbaren Beanspruchungen kann einen Leichtbau sowie eine gezielte Materialausnutzung ermöglichen. Am Beispiel von Hochdruckbehältern, Zahnrädern und Rad-nabe-Baugruppen werden verschiedene Varianten lokaler Konzepte, dehnungs- bzw. spannungsbasierte, für die Beurteilung der Betriebsfestigkeit dargestellt. Hierbei ist stets ein Abgleich zwischen numerischen und experimentellen Methoden, unterstüzt durch Betriebserfahrungen, erforderlich.

As fatigue damage is a local phenomenon, the design of components must put emphasis on local supportable stress/strain values. In critical areas of components, because of local stress/strain concentrations and appertaining stress/strain gradients, much higher local values can be allowed than usual design data obtained with unnotched specismens. Only the knowledge of these local values can realize light-weight design exploiting the material limits. Using component examples like pressure vessels, gears and wheel-hub assemblies, different variants of local concepts, i.e. strain and stress based methods, are presented for assessing their structural durability. For this, an interaction of numerical and experimental procedures, supported by experience, is necessary.