Festigkeitsuntersuchungen (Durability)
Jedes Produkt, jede Konstruktion muss Richtlinien, DIN- und ISO-Normen und damit Sicherheitsansprüche erfüllen. Entsprechend möchten Ingenieure möglichst früh mögliche Schwachstellen erkennen und ausmerzen. Mit Hilfe von Festigkeitsuntersuchungen kann man dies bereits in einer sehr frühen Phase der Bauteilentwicklung: Mit ihnen lässt sich die statische und zyklische Festigkeit einer Konstruktion analysieren und verbessern. Auf diese Weise wird frühzeitig eine Produktsicherheit hergestellt und die Anzahl kostenintensiver Laborversuchen und Tests mit Prototypen kann minimiert werden. Zudem zeigt sich im Verlauf von Festigkeitsuntersuchungen oft auch Potenzial für Material- und Gewichteinsparungen.
TECOSIM führt mit der Finite-Element-Methode Festigkeitsuntersuchungen kunden- bzw. produktspezifisch sowie nach anerkannten Richtlinien, DIN- und ISO-Normen durch. Es wird geprüft, unter welchen Bedingungen die Materialgrenzwerte überschritten werden. Dabei unterscheidet man statische und zyklische Festigkeit. Die Berechnungsergebnisse umfassen alle zugrunde gelegten Materialdaten, Sicherheitsfaktoren für statische oder Wechselbeanspruchungen, Analyseparameter sowie Spannungsdarstellungen für hoch beanspruchte Teile. Neben den Konzepten der Spannungs- und Dehnungsbeziehungen finden weitere spezielle Theorien bei der Berechnung von Bauteilverbindungen wie Fügen, Schweißen und Kleben ihre Anwendung.
Im statischen Festigkeitsnachweis wird überprüft, ob das Bauteil oder das System die erwarteten statischen Lasten aushält. Dazu gehören auch Missbrauchs-Lasten oder Sonderlasten. Bewertungskriterien sind meist zulässige Verformungen, Dehnungen und Spannungen.
Der Festigkeitsnachweis für zyklische Lasten, also allgemeine Betriebslasten, erfolgt – je nach Zielsetzung – mit einer Betriebsfestigkeits-Berechnung oder Bruchmechanik-Berechnung. Die Betriebsfestigkeits-Berechnung beurteilt vor allem die Lebensdauer bis hin zu einer Schädigung. Mit der linearen Bruchmechanik-Berechnung wird dagegen der weitere Schädigungsverlauf und die Restlebensdauer eines Bauteils ermittelt.
Neben den eigentlichen Lasten – Mißbrauchs-, Sonder- oder Betriebslasten – können bei der Analyse auch spezifische konstante Vorlasten berücksichtigt werden. Diese entstehen beispielsweise beim Herstellungs- oder Montageprozess.
