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Betriebsfestigkeitsbewertung mit ANSYS nCode DesignLife

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​Die Dimensionierung von Bauteilen erfordert neben der Beurteilung der statischen Festigkeit in der Regel auch die Analyse der Festigkeit unter zyklischen Lasten. Vielfach wird die sogenannte Betriebsfestigkeit mittels Bauteilversuchen experimentell nachgewiesen. Nachdem diese Versuche z.T. lange Versuchszeiten nach sich ziehen, bei unterschiedlichen Lastniveaus zu fahren sind und zudem zur statistischen Absicherung auch mehrfache Wiederholungen notwendig sind, ist der experimentelle Aufwand beträchtlich. Vor diesem Hintergrund hat sich die Abschätzung der Lebensdauer mittels Simulationstechnik mittlerweile als praktisches Werkzeug im industriellen Einsatz etabliert.

ZIELGRUPPE

​Sie sind vertraut mit der strukturmechanischen Simulation und Spannungsanalysen. Sie möchten darüber hinaus jedoch belastbare Lebensdaueranalysen für Ihre Bauteile unter Berücksichtigung unterschiedlichster Lastfallszenarien und deren Kombinationen durchführen. Neben der Anwendung verschiedener Berechnungsmethoden zur betriebsfesten Auslegung von Maschinenbauteilen in ANSYS nCode DesignLife liegt ein Schwerpunkt dieses Seminars vor allem in der Behandlung langer Lastzeitreihen und Lastkollektiven.

IHR NUTZEN

Dieser Kurs zeigt die Anwendung von ANSYS nCode DesignLife anhand gängiger Festigkeitskonzepte und frischt dabei Kenntnisse der Betriebsfestigkeit wieder auf. Im Anschluss können Sie Ihre Betriebsfestigkeitsaufgaben sicher und effizient mit ANSYS nCode DesignLife angehen.

Agenda

Tag 1

M1: High Cycle Fatigue (HCF): Betriebsfestigkeit nach Spannungskonzept I

  • ​Warum Bauteile unter zyklischer Last kaputt gehen?
  • Bedienkonzept von ANSYS nCode DesignLife
    nCode Materialdatenbank und Import eigener Daten
  • Festigkeit für zyklische Lasten: Wöhlerdiagramm
  • Auswertung in ANSYS nCode
  • Beispiel: Berechnung einer Anhängerkupplung einachsig

M2: High Cycle Fatigue (HCF): Betriebsfestigkeit nach Spannungskonzept II

  • ​Festigkeitseinfluss von Mittelspannungen
  • Beanspruchung des Bauteils: Lastzeitreihen
  • Beispiel: sowie mit 3-achsigen Zeitreihen entsprechend CARLOS TC

M3: Betriebslasten mit langen Zeitreihen

  • ​Möglichkeiten zur Beschleunigung der Betriebsfestigkeitsanalyse
  • Verkürzen von Zeitreihen mit Peak Valley Zählung
    Aufsetzen eines Filter-Runs zur 2 stufigen Berechnung der Aufgabe
  • Umgang mit langen Lastzeitreihen und großen Modellen in ANSYS nCode
  • Beispiel: Simulation der Betriebsfestigkeit an der generischen Nabe einer Windenergieanlage mit einem 10-Minuten Signal

M4: Gesamtlebensdauer auf Basis unterschiedlicher Teillasten

  • ​Sequenzen unterschiedlicher Belastungen
  • Auswertung mehrerer Events
  • Beispiel: Simulation der Betriebsfestigkeit an der generischen Nabe einer Windenergieanlage mit der Design-Lebensdauer von 20 Jahren

Tag 2

M5: Low Cycle Fatigue (LCF): Betriebsfestigkeit nach Dehnungskonzept I

  • ​Materialgesetze für LCF
  • Ansätze für die elastisch-plastische Korrektur
  • LCF Workflow in ANSYS nCode DesignLife
  • Beispiel: Simulation einer Welle unter Biegung

M6: Low Cycle Fatigue (LCF): Betriebsfestigkeit nach Dehnungskonzept II

  • ​Bewertung plastischer Dehnungen
  • Begrenzen der Rechnung auf hochbelastete Regionen über Komponenten
  • Mittelspannungskorrekturen nach Smith-Watson-Topper und Morrow
  • Bewertung stark mehrachsiger Beanspruchungen
  • Beispiel: Simulation einer Welle unter Torsion und Biegung

M7: Betriebsfestigkeitsbewertung bei dynamischen Strukturantworten

  • ​Zyklische Betriebsfestigkeit: wann statisch und wann dynamisch simulieren
  • Bewertung der Betriebsfestigkeit für harmonische Anregungen (Sinus-Sweep)
  • Bewertung der Betriebsfestigkeit für zufallserregte Schwingungen (PSD)
  • Beispiel: Lebensdauersimulation für einen Shaker-Test mit PSD-Anregung für ein Satellitenbauteil nach Narrow Band, Steinberg und Dirlik

M8: Weitere Themen in ANSYS nCode DesignLife

  • ​Effiziente Bewertung transienter Analysen mit modaler Superposition
  • Thermische Belastungen und Kriechschaden
  • Modifikationen von Zeitreihen
  • Bewertungen nichtlinearer Einheitslastfälle
  • Bruchmechanische Bewertungen in ANSYS nCode DesignLife

HINWEIS

​Es wird davon ausgegangen, dass Grundlagen in der Betriebsfestigkeitsbewertung vorhanden sind.

ERGÄNZENDE VERANSTALTUNGEN