Betriebsfestigkeit und Zuverlässigkeit von Bauteilen (TAE)

Die betriebssichere Auslegung von Bauteilen stellt eine der wichtigsten Aufgaben des Ingenieurs in der Produktentwicklung dar. Dabei müssen vielfach Annahmen über die zu erwartenden Lasten, die Geometrie und die Materialeigenschaften getroffen werden. Um die Unsicherheiten in diesen Annahmen zu berücksichtigen, wird in der „klassischen“ Auslegung mit Sicherheitsfaktoren gearbeitet. Aus Wirtschaftlichkeitsgründen bewegt man sich häufig im Grenzbereich dieser zulässigen Sicherheit. Die Betriebssicherheit wird in der Praxis oft durch eine Überdimensionierung der Bauteile erreicht. Die Kombination der klassischen Betriebsfestigkeitsrechnung mit statistischen Ansätzen hilft, solche Überdimensionierungen zu vermeiden und Bauteile passgenau auszulegen. Der Lehrgang umfasst insgesamt 4 Schulungstage, bestehend aus zwei aufeinander aufbauenden Seminaren. Im ersten Teil werden den Teilnehmern die Grundlagen der Betriebsfestigkeitsrechnung mit Hilfe anwendungsnaher Beispiele vermittelt. Es werden die Schwingfestigkeit von Bauteilen, statistische Grundlagen, die Lastannahme und die Bauteilbeanspruchung behandelt. Sie führen einen klassischen Festigkeitsnachweis für eine Getriebewelle durch. Im zweiten Teil lernen die Teilnehmer zunächst wie Ergebnisse von Festigkeitsversuchen statistisch ausgewertet werden können. Daran anschließend wird ein probabilistischer Festigkeitsnachweis für das Anwendungsbeispiel des ersten Seminarblocks durchgeführt und die Ergebnisse gegenübergestellt.

Ziel der Weiterbildung

In diesem kompakten Lehrgang erwerben Sie ein breites Grundlagenwissen im Bereich der Betriebsfestigkeitsrechnung sowie tiefergehende Kenntnisse zur statistischen Auswertung von Festigkeitsversuchen. Durch anwendungsnahe Beispiele können Sie das erworbene Wissen schnell in der beruflichen Praxis umsetzen, die Betriebssicherheit steigern und Versuchsergebnisse statistisch korrekt auswerten.

Modul 1 

Grundlagen der Betriebsfestigkeit
Lastannahme – Bauteilbeanspruchung – FEM 
www.tae.de/36010
28. und 29. Februar 2024
9.00 bis 12.15 und 13.15 bis 16.30 Uhr

Grundlagen der Betriebsfestigkeitsrechnung

1. Schwingfestigkeit

• Wöhlerlinie
• Dauerfestigkeitsschaubilder
• Einflüsse auf die Schwingfestigkeit

2. Statistik

• Verteilungsfunktionen
• Vertrauensbereich
• Schadensakkumulation
• Miner-Regel

3. Lastannahme

• Beanspruchungs-Zeit-Verlauf
• Klassier- und Zählverfahren
• Bemessungskollektive

4. Bauteilbeanspruchung

• Spannungszustand
• FEM zur Spannungsermittlung

Anwendungsbeispiel: Stirnradgetriebe

1. Belastungen ermitteln

• Auflagerkräfte
• Schnittgrößen
• Belastungsarten

2. Wellenberechnung nach DIN 743

• Kerbwirkung
• Belastung
• Belastbarkeit

3. Gehäuseberechnung nach FKM

• FEM zur Spannungsermittlung
• Belastbarkeit

Modul 2 

Risikobewertung in der Bauteilauslegung
statistische Methoden, Versuchsauswertung, probabilistischer Festigkeitsnachweis
www.tae.de/36011
12. und 13. Juni 2024
9.00 bis 12.15 und 13.15 bis 17.00 Uhr

Tag 1

1. Daten und Unsicherheiten in Modellen

• Daten
• Unsicherheiten
• Zufallsvariable

2. Deskriptive Statistik und Verteilungsfunktionen

• empirische Wahrscheinlichkeitsverteilung
• Histogramme und Boxplots
• parametrische Wahrscheinlichkeitsverteilungen

3. Schätzung von Verteilungen

• Quantil-Quantil-Plots
• Methode der Momente (MoM)
• Maximum Likelihood (ML)-Methode
• Konfidenzintervalle

4. Übung: Auswertung eines 4-Punkt-Biegeversuchs

• deskriptive Statistik (Histogramm, etc.)
• Fitten von Verteilungen (MoM, ML)
• Analyse der Fits (QQ-Plots)
• Konfidenzintervall und E-Modul bestimmen

Tag 2

5. Übung: Parameterschätzung in der Betriebsfestigkeit

• Umgang mit zensierten Daten („Durchläuferproblematik“)
• Wöhler-Linie im Zeitfestigkeitsbereich
• Wöhler-Linie im Dauerfestigkeitsbereich

6. Methoden für die Risikobewertung in der Bauteilauslegung

• Design of Experiments
• Effekte und Varianzanalyse
• Coefficient of Importance
• Ersatzmodelle
• zulässiges Risiko

7. Übung: Risikobewertung einer Wellenauslegung

• Modellierung einer streuenden Belastung
• Modellierung einer streuenden Belastbarkeit
• Risikobewertung mittels probabilistischem Festigkeitsnachweis