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Betriebsfestigkeit mit FEM – schnell verstehen und anwenden

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Von der Auswertung mit Geodreick und Taschenrechner über Excel zur Lebensdauerberechnung mittels FEM

Die Betriebsfestigkeitsberechnung wird immer häufiger im Anschluss an eine Finiten Elemente Rechnung (FEM) durchgeführt. Häufig muss dabei vom Berechnungsingenieur neben der Finiten Elemente Methode auch das Wissen der Betriebsfestigkeit berufsbegleitend aufgebaut werden. Dabei bleiben oftmals viele Fragen offen, die auch in Fachliteratur nur schwer herauszufinden sind. Wie fein muss das FE-Netz sein? Welche Elemente sollen verwendet werden? Wie werte ich einen Spannungsgradienten aus? Worauf muss ich beim Aufbau und der Auswertung eines Finite Elemente Modells achten? Wie berechne ich eine Wöhlerlinie für mein Finite Elemente Modell?

Das Seminar fokussiert vor diesem Hintergrund auf die Grundlagen der Betriebsfestigkeit und auf eine verständliche Darstellung in einfacher, klarer Sprache und liefert konkrete und direkt anwendbare Methoden für einen selbständig erstellten Betriebsfestigkeitsnachweis auf Basis von Finite Elemente Ergebnissen. Die Theorie wird um praxisrelevante Übungsaufgaben und Musterlösungen ergänzt. 

ZIELGRUPPE

Das Seminar richtet sich sowohl an erfahrene Berechnungsingenieure als auch an Neueinsteiger, die sich mit der Lebensdauerberechnung im Anschluss an eine strukturmechanische Simulation auseinandersetzen. Zusätzlich werden Ingenieure und Techniker angesprochen, die Ihre Bauteile mit Hilfe moderner Regelwerke wie etwa der FKM-Richtlinie absichern. Wegen der dargebotenen Übersicht stellt dieser Brückenkurs das Bindeglied zu den vertiefenden CADFEM Betriebsfestigkeitskursen dar und wird auch Projektleitern und Entscheidern helfen, Simulationsergebnisse in Bezug auf die Lebensdauer zu interpretieren und so die zielführenden Maßnahmen zur Bauteiloptimierung zu ergreifen.

IHR NUTZEN

Dieses Seminar versetzt Sie in die Lage

  • die Methoden mit Hilfe einfacher Berechnungsaufgaben gestützt von Excel Tools direkt anzuwenden
  • sich schnell und einfach in die Betriebsfestigkeit mit FEM einzuarbeiten und diese richtig anzuwenden
  • mit Ihren FEM Ergebnissen einen Festigkeitsnachweis durchzuführen
  • Ihre Bauteile höher auszulasten, indem Sie Festigkeitsnachweise nach dem Stand der Technik führen

IHRE REFERENTEN

Dr.-Ing. Stefan Einbock
Dr.-Ing. Stefan Einbock studierte allgemeinen Maschinenbau an der Hochschule Esslingen und promovierte an der TU Dresden im Bereich der Betriebsfestigkeit. Das theoretische Wissen zur Betriebsfestigkeit und Zuverlässigkeit vermittelt er als erfolgreicher Seminarleiter der Seminare „Betriebsfestigkeitsberechnung“, „Bauteile robust auslegen und effizient erproben“ und „DRBFM verstehen und anwenden“. Er ist bei der Robert Bosch GmbH beschäftigt. Dort leitet er im Geschäftsbereich Powertrain Systems das Kompetenzzentrum Metalle. Um das Wissen der Betriebsfestigkeit Ingenieuren aus der Praxis schnell und einfach zugängig zu machen, hat er die EinbockAKADEMIE (www.einbock-akademie.de) gegründet. Hier werden aktuelle Themen in einem Blog behandelt, Bücher zur Betriebsfestigkeit vorgestellt und Seminare sowie Beratungen angeboten.

Agenda

Tag 1

Grundlagen FEM und Bauteilfestigkeit

M1: Betriebsfestigkeit mit FEM

  • Anforderungen an die FEM Software aus Sicht der Betriebsfestigkeit
  • Praktische Tipps für die Anwendung der FEM auf die Betriebsfestigkeit
  • Demo: Anwendung der FEM, Analyse & Validierung der Ergebnisse

M2: Statischer Nachweis

  • Beanspruchungsarten
  • Kerbwirkung
  • Stützeffekt
  • Überelastische Beanspruchungen
  • Bauteilfließkurve
  • Workshop: Analyse eines Kranhakens und dessen statische Absicherung

M3: Dauerschwingfestigkeitsnachweis

  • Festigkeitshypothesen und Werkstoffverhalten bei mehrachsigen Schwingbeanspruchungen
  • Dauerschwingfestigkeitsnachweis
  • Dauerfestigkeitsschaubild
  • Berücksichtigung der statistischen Streuung von Dauerschwingfestigkeitswerten
  • Hauptsächliche Einflüsse auf die Schwingfestigkeit
  • Workshop: Durchführung eines Dauerfestigkeitsnachweises eines FE-Modells

M4: Wöhlerlinien

  • Periodische Schwingbeanspruchung
  • Wöhlerlinien und Wöhlerliniendarstellungen
  • Berechnung von Spannungswöhlerlinien
  • Wechselverformungsverhalten
  • Workshop: Wöhlerlinie für einen Wellenabsatz (als Input für spätere FEM Analyse) berechnen

Tag 2

Lebensdauerberechnung und Ausblick

M5: Mehrstufen-Schwingbeanspruchung

  • Statistische Grundbegriffe
  • Klassierungsverfahren mit zweiparametriger Zählung (Rainflowzählung)
  • Weiterverarbeitung klassierter Beanspruchungsdaten
  • Extrapolieren von gemessenen Kollektiven

M6: Schadensakkumulation und Lebensdauerabschätzung

  • Modelle zur Schadensakkumulation bei schwingenden Beanspruchungen (Miner-Regeln)
  • Lebensdauerlinien
  • Schadensakkumulation bei überlagerten mechanischen und thermischen Beanspruchungen
  • Berücksichtigung statistischer Streuungen bei der Lebensdauerabschätzung und Ableitung geeigneter Sicherheitszahlen
  • Workshop: Berechnung der Lebensdauer eines Kranhakens

M7: Überblick vertiefender Methoden

  • Berechnung von Schweißnähten
  • Low Cycle Fatigue nach Dehnungskonzept
  • Ansätze zur Bewertung mehrachsiger Belastungen
  • FKM Richtlinie
  • DIN743

M8: Realitätsnahes Übungsbeispiel

  • lassen Sie uns alle Bausteine zusammensetzenRegelwerke
  • Anwendungen des Kerbgrund-Konzepts auf Auslegungen mit Nennspannungen und örtlich elastischen Spannungen (FEM)
  • Abschätzung von Bauteilwöhlerlinien
  • Dauerschwingfestigkeitsnachweise nach überschlägigen Auslegungen, DIN 734 und FKM 183 anhand von Nenn- und örtlich elastischen Spannungen (FEM)
  • Aufbereitung über Lastfolgen bei mehrstufigen Schwingbeanspruchungen (Klassierung und Extrapolation)
  • Betriebsfestigkeit mit FEM bei linear-elastischer Berechnung

TEILNEHMERHINWEIS

​Bitte bringen Sie ein Geodreieck und einen Taschenrechner mit.

Das CADFEM PLUS: Sie erhalten vor Ort Ihr persönliches Exemplar des Buches Einbock, S.; Mailänder, F.: Betriebsfestigkeit mit FEM: schnell verstehen & anwenden

ERGÄNZENDE VERANSTALTUNGEN