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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1–4. Studie von Finney und Mann [52]: Die punktweise aufgetragenen Ergebnisse aus Wöhler-Versuchen wurden an mehrere Institute verschickt mit der Bitte, den zutreffend erachteten Verlauf der Wöhlerlinie einzutragen zahl bricht und ein weiteres, bei wenig verminderter Beanspruchung, bis zu einer vorzugebenden Grenz-Schwingspielzahl durchläuft, um so den Dauerfestigkeitswert einzugrenzen. Heutigen Maßstäben wird eine solche Versuchsdurchführung allerdings nicht mehr gerecht. 1–3 zeigt die Auftragung einer so ermittelten Versuchsreihe und veranschaulicht die Schwierigkeit, den zutreffenden Verlauf der Wöhlerlinie und den Dauerfestigkeitswert anhand weniger, streuender Versuchspunkte anzugeben.

1–2. 2 Versuchsdurchführung und Versuchsauswertung 23 Beanspruchungsfälle zwischen R = – • und R = 0 sind dem Bereich der Wechselbeanspruchung, Beanspruchungsfälle zwischen R = 0 und R = +1 dem Bereich der Schwellbeanspruchung zuzuordnen. Zwischen dem heute bevorzugten Spannungsverhältnis R nach Gl. 1–5) und dem früher gebräuchlichen k-Wert besteht die Beziehung kZug = R für | So | ≥ | Su | und kDruck = 1/R für | So | < | Su | . 1–11) Bei einer ruhenden Beanspruchung genügt es, den Höchstwert der Beanspruchung anzugeben.

1,017. Für die Streubänder wurden die Streuverteilungen mit Werten der Streuspanne zwischen Pü = 90% und Pü = 10% von TS = 1:1,12 bzw. TS = 1:1,26 gewählt (Standardabweichung für lg Sa = 0,0195 bzw. 0,039). Sie sind mit dem zugehörigen Zufallsstreubereich [63] für C = 95% beidseitige Vertrauenswahrscheinlichkeit in Abb. 1–20 eingezeichnet und als eine auf der sicheren Seite liegende Annäherung der Versuchspunkte zu sehen. Die Ergebnisse für vergütete Kerbstäbe deuten allerdings mit dem Wert TS = 1:1,19 auf eine geringere Streuspanne hin, ein Umstand, der aber noch nicht als gesichert gelten kann und anhand weiteren Datenmaterials überprüft werden müsste.

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