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By Erwin Haibach

Das Bemessungskonzept "Betriebsfestigkeit" verfolgt das Ziel, Maschinen, Fahrzeuge oder andere Konstruktionen gegen zeitlich veränderliche Betriebslasten unter Berücksichtigung ihrer Umgebungsbedingungen für eine bestimmte Nutzungsdauer zuverlässig bemessen zu können. Ingenieure, Wissenschaftler und Studenten finden in diesem Buch die experimentellen Grundlagen sowie erprobte und neuere Rechenverfahren der Betriebsfestigkeit für eine ingenieurmäßige Anwendung. Verfahren nach dem Nennspannungs-Konzept, dem Kerbgrund-Konzept und dem Bruchmechanik-Konzept werden vor ihrem theoretischen Hintergrund nach heutigem Erkenntnisstand behandelt. Der Autor zeigt auf, in welchen Grenzen die betreffenden Verfahren als verläßlich angesehen werden dürfen. Zur Dauerfestigkeit bei hohen Schwingungszahlen sowie zu Eigenschaften von Faserverbundwerkstoffen wurden neue Erkenntnisse eingefügt. Für den Betriebsfestigkeits-Nachweis in der Konstruktionspraxis gibt dieses Buch konkrete Hinweise.

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Betriebsfestigkeit: Verfahren und Daten zur Bauteilberechnung (VDI-Buch)

Das Bemessungskonzept "Betriebsfestigkeit" verfolgt das Ziel, Maschinen, Fahrzeuge oder andere Konstruktionen gegen zeitlich veränderliche Betriebslasten unter Berücksichtigung ihrer Umgebungsbedingungen für eine bestimmte Nutzungsdauer zuverlässig bemessen zu können. Ingenieure, Wissenschaftler und Studenten finden in diesem Buch die experimentellen Grundlagen sowie erprobte und neuere Rechenverfahren der Betriebsfestigkeit für eine ingenieurmäßige Anwendung.

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Als eine Entscheidung, die sicherlich nicht nur der schreibtechnischen Vereinfachung, sondern auch der sachlichen Klarheit dient, muss dem Leser auffallen, dass die Formelzeichen s und e nur für die wahren Spannungen und Dehnungen verwendet werden. Demgegenüber werden die vereinfachend berechneten Nennspannungen und Nenndehnungen nicht durch den Index n, sondern der angelsächsischen Schreibweise folgend, mit den Formelzeichen S und e bezeichnet. Bei den Schubspannungen wird entsprechend zwischen t und T unterschieden.

Der Prüfquerschnitt wird einer Beanspruchung mit gleichbleibender Amplitude und konstantem Mittelwert unterworfen. In ihrer etwa sinusförmigen Kurvenform kann die Beanspruchungs-Zeit-Funktion von der Bauart oder vom Regelverhalten der Prüfmaschine bestimmt sein. Ob die Schwingbeanspruchung bei gleichen Schwinggrenzen sinus-, dreieck- oder rechteckförmig abläuft, erweist sich ebenso wie die Schwingfrequenz für das Schwingfestigkeitsverhalten der Bauteile meist als untergeordneter Einfluss. Bei dieser Aussage wird vorausgesetzt, dass frequenzabhängige Verfälschungen der Prüfkraftanzeige durch eine dynamische Kalibrierung ausgeschlossen sind.

Die vorstehenden Ausführungen gelten auch dann, wenn – wie im Grunde zutreffender – eine logarithmische Normalverteilung der Spannungsamplituden unterstellt, dementsprechend eine logarithmisch äquidistante Stufenteilung vorgegeben und mit den Logarithmen der Spannungsamplituden gerechnet wird. Die sich daraus ergebenden Unterschiede sind aber in der Regel gering. Mit der verbesserten Auswertemethode werden bisherige Vorbehalte gegenüber dem Treppenstufen-Verfahren weitgehend ausgeräumt. B. das Probit-Verfahren oder das Abgrenzungs-Verfahren [60, 61, 66] dann bevorzugt, wenn beim Einsatz von Mehrfachprüfständen mehrere Prüfstücke gleichzeitig und in gleicher Höhe beansprucht werden.

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