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Leben mit Rissen - Bruchmechanische Berechnungsmethoden

CADFEM
Seminar
Strukturmechanik
Strukturmechanik

Methoden zur FE Modellierung von Rissen sowie die wichtigsten bruchmechanischen Kenngrößen kennenlernen

​Die Idee der schadenstoleranten Bemessung, ursprünglich motiviert aus dem Flugzeugbau, hat sich mittlerweile in vielen weiteren Branchen als nützliches Auslegungskonzept etabliert. Anders als bei der „klassischen“ Festigkeitsbetrachtung mit Spannungen und Dehnungen geht ...

Weitere Informationen zum Produkt

Übersicht
Level:
Experte
Zielgruppe:
Anwender, Dozent
Voraussetzungen:
Grundwissen in Ansys Mechanical
Nutzen:
  • Bauteilversagen durch instabiles Risswachstum vermeiden
  • automatische Rissfortschrittsanalyse in ANSYS Mechanical
  • Rissstabilität über bruchmechanischen Festigkeitsnachweis beurteilen
  • Restlebensdauer ermitteln - notwendige Inspektionsintervalle festlegen
Anwendungen:
Lebensdauer, Lineare/nichtlineare Berechnung
Verwendete Software:
Ansys Mechanical
Level
Experte
Zielgruppe
Anwender, Dozent
Voraussetzungen
Grundwissen in Ansys Mechanical
Nutzen
  • Bauteilversagen durch instabiles Risswachstum vermeiden
  • automatische Rissfortschrittsanalyse in ANSYS Mechanical
  • Rissstabilität über bruchmechanischen Festigkeitsnachweis beurteilen
  • Restlebensdauer ermitteln - notwendige Inspektionsintervalle festlegen
Anwendungen
Lebensdauer, Lineare/nichtlineare Berechnung
Verwendete Software
Ansys Mechanical
Agenda Tag 1
  • Wissen was dahintersteckt
  • Kenngrößen in der Bruchmechanik
  • Linear-Elastische Bruchmechanik
  • Oberflächenrisse in ANSYS Mechanical
Agenda Tag 2
  • Beliebige Rissformen abbilden
  • Belastete Rissflanken und fortschrittliche Vernetzungsoptionen
  • Elastisch-Plastische Bruchmechanik
  • Debonding Verhalten mit dem Cohesive Zone Modell (CZM)
Agenda Tag 3
  • Statischer Festigkeitsnachweis nach FKM Richtlinie
  • Zyklischer Festigkeitsnachweis nach FKM Richtlinie
  • Risswachstum mit SMART
  • Risswachstum mit XFEM

Verfügbare Termine

Kein passendes Datum? Sie finden kein für Sie passendes Datum oder wünschen sich eine individuelle Schulung für Ihr Team? Wir unterbreiten Ihnen gerne ein Angebot.

Unser Angebot im Detail

Dieses Seminar wird als 3 Tage Vor-Ort-Seminar angeboten. Es besteht aus 3 Seminartagen und 12 Modulen.

Tag 1

Wissen was dahintersteckt

  • Bauteilversagen beherrschen
  • Rissbildung und Risswachstum
  • Fragestellungen, die mittels der Bruchmechanik beantwortet werden können
  • Einteilungen in der Bruchmechanik
  • Spannungsfeld an der Rissspitze
  • Diskussionsbeispiel: 2D Analyse mit Riss

Kenngrößen in der Bruchmechanik

  • Lebenszyklus eines Bauteils
  • Arten der Rissöffnung
  • Verschiedene Kenngrößen für die bruchmechanische Bewertung (z.B. Energiefreisetzungsrate, Spannungsintensitätsfaktoren, J-Integral, Vollplastische Traglast)
  • Praxisbeispiel: Verbindung eines nicht durchgeschweißten T-Stoßes

Linear-Elastische Bruchmechanik

  • Linear-elastisches Materialverhalten
  • Berechnung der Energiefreisetzungsrate mit dem Rissschließintegral (VCCT Methode)
  • Berechnung der Spannungsintensitätsfaktoren (K-Faktoren)
  • Überlegungen zur Größe der plastischen Zone an der Rissspitze
  • Übung: Angerissenes Blatt Papier
  • Workshop: Halbelliptischer Oberflächenanriss an Rohrknoten

Oberflächenrisse in ANSYS Mechanical

  • ​Anwendbare Werkstoffgesetze und Elementformulierungen
  • Diskretisierung an der Rissspitze
  • Erhöhung der Ergebnisgenauigkeit mit der Unstructured Mesh Method (UMM)
  • Handhabung verschiedener Rissformen in ANSYS Mechanical
  • Abbildung von Oberflächenrissen
  • Demo: Modellierung und Bewertung beliebig geformter Oberflächenrisse

Tag 2

Beliebige Rissformen abbilden

  • ​Rissbereich innerhalb der Geometrieerstellung definieren (Shared Topology)
  • Manuelle Rissspitzenvernetzung mit Contour-Bändern
  • Risskoordinatensystem bei Rissen in einer Ebene
  • Lokale Rissausbreitungsrichtung bei nicht ebenen Rissen
  • Übung: Angerissener Kolben mit nicht ebenem Riss

Belastete Rissflanken und fortschrittliche Vernetzungsoptionen

  • Rissteilmodell per Mesh-Assembly und Node Merge
  • Randbedingungen auf Rissflanken
  • Analyseeinstellungen bei Rissmodellen
  • Halbsymmetrie bei Rissmodellen
  • Übung: Zugstab mit innenliegendem Riss

Elastisch-Plastische Bruchmechanik

  • Kenngrößen bei nichtlinearem Materialverhalten
  • CTOD: Crack Tip Opening Displacement
  • CTOA: Angle, J-Integral
  • Motivation und Bestimmung des J-Integrals
  • Bewertung des stabilen Risswachstums
  • mittels Risswiderstandskurven
  • Übung: CT-Probe (Compact Tension) unter monoton steigender Last

Debonding Verhalten mit dem Cohesive Zone Modell (CZM)

  • Geklebte Strukturen
  • Versagensentwicklung entlang einer Grenzschicht
  • Resttragfähigkeit der angerissenen Bauteilstruktur
  • Demo: Ablösungsverhalten an einem geklebten, doppelwandigen Kragarm

Tag 3

Statischer Festigkeitsnachweis nach FKM Richtlinie

  • ​Arbeitsschritte eines bruchmechanischen FKM-Nachweises
  • Festigkeitsnachweis für statische Lasten
  • Failure Assessment Diagram - FAD-Konzept
  • Bestimmung des Plastifizierungsgrades
  • FKM-Beispiel: Fehler an spiralgeschweißtem Rohr
  • Übung: Bestimmung der Reservefaktoren eines angerissenen Zylinders

Zyklischer Festigkeitsnachweis nach FKM Richtlinie

  • Festigkeitsnachweis für zyklische Lasten
  • Rissfortschritt mittels Paris-Law abschätzen
  • Restlebensdauer und zyklische Belastung
  • Bestimmung von Rissverlängerung und Risswachstumsrichtung
  • FKM-Beispiel: Rissfortschrittsbetrachtung an spiralgeschweißtem Rohr
  • Übung: Abschätzung der verbleibenden Lastwechselzahl eines angerissenen Zylinders

Risswachstum mit SMART

  • ​Empfehlungen für die Modellvorbereitung
  • Simulation des Risswachstums bei unbekannter Ausbreitungsrichtung
  • SMART-Technologie (Separating, Morphing, Adaptive and Remeshing Technology)
  • Definition des Anfangsrisses und Definition der Rissausbreitung

Risswachstum mit XFEM

  • ​Simulation des Risswachstums bei unbekannter Ausbreitungsrichtung mit XFEM (eXtended Finite Element Method)
  • Definitionsschritte für eine XFEM-Rissdefinition
  • Abbildungsoptionen und Definitionsschritte für statisches und zyklisches Risswachstums
  • Übung: Ermüdungsrissfortschritts an einer unverschweißten Wurzelkerbe

​Die Idee der schadenstoleranten Bemessung, ursprünglich motiviert aus dem Flugzeugbau, hat sich mittlerweile in vielen weiteren Branchen als nützliches Auslegungskonzept etabliert. Anders als bei der „klassischen“ Festigkeitsbetrachtung mit Spannungen und Dehnungen geht man in der Bruchmechanik von unvollkommener Werkstoffausbildung (z.B. durch Poren, Lunker, Einschlüsse) oder richtigen Rissen aus. Man nimmt Fehler im Bauteil bei der Bewertung in Kauf, weil diese nicht sicher ausgeschlossen werden können, oder mittels Prüfmethoden tatsächlich nachgewiesen wurden. Die Bruchmechanik bildet diese Fehler als Risse im Bauteil ab und stellt Werkzeuge zur Vorhersage deren Verhalten bei Belastung zur Verfügung. Damit sind Aussagen zur Betriebssicherheit (z.B. stabiles oder instabiles Risswachstum, Restlebensdauer) und die weiteren Maßnahmen (z.B. Revisionszyklen) möglich. Hilfestellung bei der Anwendung und Interpretation bietet die FKM-Richtlinie zum bruchmechanischen Festigkeitsnachweis.

​Das Seminar richtet sich an Berechnungsingenieure und Konstrukteure, die im Rahmen ihrer Produktentwicklung mit Hilfe einer bruchmechanischen Analyse die Stabilität von Rissen im Bauteil unter statischen und zyklischen Lasten beurteilen und nachweisen möchten. Auch jenseits der Idealvorstellung einer 100% schadensfreien Struktur sind auf diesem Weg mittels FE Analyse klare Aussagen zur Bauteilfestigkeit möglich.

​Für die Abbildung von Rissen im Bauteil gibt es in ANSYS Mechanical verschiedene Möglichkeiten. In diesem Seminar lernen Sie neben den Methoden zur Modellierung von Rissen die wichtigsten bruchmechanischen Kenngrößen kennen. Ein Highlight dabei sind unter anderem die in den jüngsten Releases immer weiter entwickelten Möglichkeiten der automatischen Rissfortschrittsanalyse. Unter Anwendung des bruchmechanischen Festigkeitsnachweises beurteilen Sie die Stabilität der Risse und erhalten so wertvolle Informationen zur Restlebensdauer Ihres Produktes bzw. zur Festlegung notwendiger Inspektionsintervalle.

Christian Stelzer
Produktmanager Customization Products, CADFEM GmbH, Grafing
Dr.-Ing. Philipp Schmid
MicroConsult Engineering GmbH

Haben Sie Fragen zum Seminar?

Deutschland

Bereichsleiter Professional Development
Dr.-Ing. Marold Moosrainer

Österreich

Leiter Technik Österreich

Schweiz / Liechtenstein

Leiter Seminare
Dr. sc. Jörg Helfenstein

Frankreich

Technik
PhD Ingénierie mécanique Mickaël Gay

Ergänzende Angebote

Für den schnellen Einstieg in die Simulation sind die richtige Aus-/Weiterbildung, Hardware und ergänzende Softwareprodukte der Schlüssel zum Erfolg.

FAQ

Wann erhalte ich die endgültige Zusage für meine Seminarbuchung?

Unmittelbar nach Ihrer Anmeldung erhalten Sie eine automatische Eingangsbestätigung an die angegebenen E-Mail-Adressen. Nach erfolgreicher Prüfung der von Ihnen angegebenen Daten erhalten Sie innerhalb von 2-3 Werktagen per E-Mail Ihre personalisierte Anmeldebestätigung mit weiteren Informationen zur Seminargebühren, Rechnungsadresse, Hotelempfehlungen etc. 

Sobald die Mindestteilnehmerzahl erreicht ist, erhalten Sie eine endgültige Seminarbestätigung mit weiteren Informationen zur Anreise. Wir empfehlen, die endgültige Reisebuchung erst ab diesem Zeitpunkt vorzunehmen.

Falls die Mindestteilnehmerzahl einmal nicht zustande kommt, behalten wir uns vor, den Seminartermin bis spätestens 7 Tage vor Seminarbeginn abzusagen. Gerne sind wir Ihnen bei der Umbuchung auf einen alternativen Termin behilflich. Bitte beachten Sie, dass wir keine Haftung für bereits vorgenommene Hotel- oder Reisebuchungen seitens der Teilnehmenden übernehmen.

Wann ist Anmeldeschluss für ein Seminar?

Seminarplätze werden grundsätzlich nach der Reihenfolge der Anmeldung vergeben. Deshalb empfehlen wir Ihnen immer eine frühzeitige Buchung für Ihren Wunschtermin.

Solange ein Seminar noch über freie Plätze verfügt, können diese gebucht werden.

Wo finde ich Informationen zur Anreise und Übernachtungsmöglichkeiten?

An vielen CADFEM Veranstaltungsorten kooperieren wir mit Hotels, die Spezialpreise für unsere Schulungsgäste anbieten. Bei entsprechender Angabe in der Buchungsmaske erhalten Sie mit der Anmeldebestätigung eine Hotelempfehlung. Die Buchung und Kostenübernahme erfolgen direkt beim Hotel durch Sie oder Ihr Unternehmen. Weitere Hotelempfehlungen können Sie jederzeit unter den Geschäftsstellen-Informationen einsehen.

Wann versenden Sie die Rechnung?

Die Rechnung wird unmittelbar nach dem letzten Seminartag an den in der Buchung angegebenen Rechnungsempfänger versandt. Eine Änderung der Rechnungsadresse teilen Sie uns bitte spätestens zu Seminarbeginn mit.

Unser Mitarbeiter ist am Termin verhindert. Ist eine Stornierung des Seminars möglich?

Eine Stornierung ist nur unter bestimmten Bedingungen möglich, die Sie den gültigen AGBs entnehmen können. Eine Alternative ist die einmalig kostenfreie Umbuchung eines bestätigten Seminarplatzes auf einen Ersatzteilnehmer. Aus organisatorischen Gründen ist eine Online-Seminaranmeldung des neuen Teilnehmers unter Angabe des Kommentars „Ersatzteilnehmer für Herrn/Frau Vorname, Nachname“ notwendig. Sollte dieser Seminartermin bereits ausgebucht sein, wenden Sie sich bitte an unser Seminar-Team.

Was muss ich zur Schulung mitbringen?

Sie erhalten alle für Ihre Veranstaltung benötigten Unterlagen vor Ort. Falls weitere Materialien von Ihnen mitgebracht werden sollten oder Sie spezielle Vorkenntnisse benötigen, finden Sie diese Information direkt in der Seminarbeschreibung.

Ab wann erhalte ich Zugriff auf die Seminarunterlagen?

Die Seminarunterlagen erhalten Sie im PDF-Format am ersten Seminartag. Diese stehen auf Ihrem Seminarrechner zur Verfügung und können bearbeitet und kommentiert werden. Über das Kundenportal myCADFEM haben Sie von Ihrem Rechner oder mobilen Geräten aus Zugriff auf Ihre Unterlagen und Seminarbeispiele.

Was ist das Kundenportal myCADFEM?

Im Kundenportal haben Sie unter anderem Zugriff auf Ihre digitalen Seminarunterlagen und Übungsdateien, können uns Ihr Feedback übermitteln und Ihr Teilnahme-Zertifikat herunterladen. Beachten Sie, dass der personalisierte Zugang nur durch Sie genutzt werden darf. Im Falle eines Unternehmenswechsels wird das Konto aus Datenschutzgründen eingefroren.