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Hallo zusammen,

ich habe eine Frage zu den Spannungen die ich für die Berechnung der Dauerfestigkeit benötige. Grundsätzlich brauche ich ja die Spannungsschwingbreite (sigma max - sigma min).

Welche Spannungen nehme in der FEM (Von-Mises Spannungen, die sind aber immer positiv??, Hauptspannungen?)

Wisst ihr zudem ob ich beim Nennspannungskonzept (Modellierung des FE-Modells ohne Kehlnähte, reine "Verbund" Kontakte) zunächst noch die Spannungen in den Kehlnähten meines Bauteils über die Kontaktkräfte errechnen muss oder ob ich einfach die höchsten Spannungen in meinem Modell  heranziehen kann und dann natürlich die entsprechende FAT Klasse wählen muss?

Freue mich über alle Antworten rum um dieses Thema

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Hallo Link, willkommen bei CAD.de.

Bei Dauerfestigkeit meinst Du wohl schwellende oder dynamische ( Biege-Wechsel ) Belastung.
Siehe Wöhler Kurven

Die Von Mises ( auch Vergleichsspannung Sigma V genannt ) nach GEH beziehen sich auf zähe Werkstoffe. 

Die Normalspannungshypothese bezieht sich auf spröde Werkstoffe. Das würde ich bei Schweißnähten auch annehmen.
Hier ist die Größte Hauptspannung maßgebend.
Hauptspannungen heißen in der Festigkeitslehre Sigma 1 bis 3. 

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Klaus

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Hi,

für den Dauerfestigkeitsnachweis solltest Du meines Wissens immer Normalspannungen in X-Richtung betrachten, wenn hier keine mehrachsigen Spannungszustände vorliegen. Das Koordinatensystem richtet sich an der Richtung der max. Hauptspannungen (bzw. min. Hauptspannungen falls Druck vorliegt) aus. Für den „Dauerfestigkeitsnachweis mit örtlichen Spannungen“ nach FKM-Richtlinien, fliessen auch die Ober und Unterspannungen der Y und Z-Komponente ein.
Wenn es sich um ein einfacheres Problem handelt und Du z.B. die Spannungen schnell in ein Dauerfestigkeitsdiagramm eintragen willst, dann reicht es m.M. auch die max. Hauptspannungen für Oberlast und Unterlast zu ermitteln, bzw. min. Hauptspannungen wenn Druck vorliegt. Das geht schneller.

Mit Schweissnähten und deren Auslegung kenne ich mich leider weniger aus.

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Unbenannt.PNG

Hallo,

vielen Dank für Eure Antworten. Ich nehme also Normalspannungen für meinen Nachweis. Wenn ich jetzt ein Bauteil habe (siehe Bild) dass mehrer Schweißnähte hat die in unterschiedlichen Richtungen ausgerichtet sind, wie würde ich da jetzt am besten vorgehen. Ich habe ein wenig recherchiert und bin zu folgenden Schluss gekommen wobei ich mir aber nicht ganz sicher bin:

- Ich habe eine wechselnden Belastung an meinem Bauteil. Für den Ermüdungsnachweis benötige ich meine Spannungsschwingbreit delta sigma. Ich muss also meine beiden Lastfälle überlagern damit ich ein delta bekommen. Die Überlagerung kann ich in der Worbench mit der Funktion "Lösungkombination" realisieren. Als Faktor setze ich für den ersten Lastfall 1 und für den zweiten -1. Somit summiert er mir positive und negative Spannungen an jeder Stelle meines Bauteils und ich bekomme mein delta sigma. Soweit so gut.
- Ich habe jetzt also mein delta sigma meiner Normalspannungen jeweils in x, y, und z-Richtung. Jetzt muss ich ja an den Schweißnahtstellen auswerten. Soll ich dafür Flächen auswählen an denen meine Blechteile miteinander verbunden sind? An diesen Stellen habe ich doch sicher zu hohe Spannungen wegen der Kraftumleitung. Ich habe gelesen dass man die Spannungen in einem gewissen Abstand zu den Kontaktstellen auswerten soll (1,5 x t).
- Ganz grundsätzlich. Muss ich nicht eigentlich die Kontaktkräfte und Kontaktmomente an meinen Verbindungstellen auswerten und über meine Schweißnahtdicke dann die Schweißnahtspannungen berechnen, denn die Schweißnähte haben ja nicht immer die gleiche Dicke wie die Bleche und zudem könnten ja zwar hohe Spannungen in den Bauteilen sein aber die Kräfte die meine Schweißnaht überträgt sind eventuell nicht so hoch??
- Wenn ich mir die Kräfte und Momente an den Kontaktstellen ausgeben lassen (für jede Schweißnaht ein Kontakt, siehe Bild) dann bekommen ich ja die Resultierenden Kräfte und Momente über die gesamte Kontaktfläche. Machen ich da dann nicht auch einen Fehler wenn an einer Stelle der Schweißnaht die Kräfte höher sind als an anderen? Ich habe ein Video gesehen wo man sich die Schnittkräfte anhand einer Surface ausgeben lassen kann. Dort werden dann die Kräfte über die gesamte Verbundfläche ausgeben und man kann sehen wo die höchste Kraft wirkt. Nur wie werte ich das dann aus? Meine Schweißnahtnachweis sieht ja immer Kraft/Fläche (Fläche gleich Breit x Länger der Schweißnaht vor.

Über jeden hilfreichen Tipp wie bei meinen Nachweis der Schweißnähte vorgehen kann würde ich mich freuen. Wie sieht so ein Nachweis von Anfang bis Ende aus? Ich will auf jeden Fall nach dem Nennspannungsprinzip arbeiten um die Sache zunächt einmal einfach zu halten.

Beste Grüße,
link125  

[Diese Nachricht wurde von link125 am 19. Feb. 2015 editiert.]

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Blöde Frage:
Das Ding ist ja jetzt nicht sooo superaufwändig.
Wie wäre es denn, die Schweißnähte tatsächlich auch zu modellieren?

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Das gezeigte Modell ist nur ein Beispiel. Mir  geht es um die generelle korrekte Vorgehensweise wenn ich nach dem Nennspannungskonzept Schweißnähte nachweisen möchte. Es gibt öfter Bauteile die eine Vielzahl von Schweißnähten haben. Hier möchte ich keine Modellierung jeder einzelnen Naht vornehmen.

Grüße

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Sorry, aber ich bin raus.
Vielleicht ist das alles bei mir schon zu lange her, aber mir fehlt im Moment die Vorstellung, wie man aus einer FEM  (seriös) auf eine Nennspannung schließen könnte.
In meiner Welt kommt eine Nennspannung noch immer aus einer Berechnung, die FEM liefert naturgegeben örtliche Spannungen.

Damit bin ich auch scheinbar immer noch nicht ganz allein:

http://www.esocaet.com/wikiplus/index.php/Nennspannung

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natürlich liefert eine FEM-Rechnung mit Volumenelementen immer örtliche Spannungen, aber schon wenn ich mit Stabelementen rechne bekomme ich im Querschnitt Nennspannungen.
Wenn ich bei Volumenelementen nun aber den Umweg über eine Kontaktfläche gehe und mir an dieser anstelle die Spannungen die Kontaktkraft (Kraft = Spannung x Fläche) ausgeben lasse und diese Kraft dann wieder durch die Fläche teile habe ich wieder meine Nennspannung die ich gut mit einer konventionellen Rechnung vergleichen kann.
gerade für eine Berechnung von Schweißnähten mit ihren Sicherheitsfaktoren genügt das meist völlig.
Natürlich sind Spannungen bei Bauteilen mit komplexen Geometrien selten homogen im Querschnitt verteilt, dann haben örtliche Spannungen schon ihre Berechtigung! Aber auch lokale Spannungsspitzen werden häufig durch lokale Plastizität abgebaut... wenn man das berücksichtigen möchte benötigt man ein nichtliniares Werkstoffmodel und 3 Lastschritte, (Belastung, Entlastung, erneute Belastung) mit oben beschriebener Methode bekommt man dann auch wieder realistische Ergebnisse für Nennspannungen.

lg Jens

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