Spannungsanalyse
Die Spannungen bilden die Grundlage der Festigkeits-Hypothesen. Auch für bruchmechanische Berechnungen ist die Kenntnis der globalen Spannungen (im rissfreien Zustand) nötig. Die Spannungsanalyse bildet somit die Basis jedes Sicherheitsnachweises. Zur Spannungsanalyse gibt es analytische und numerische Verfahren. Für eine Grobbemessung eines Bauteils und in unproblematischen Fällen genügt oft eine analytische Spannungsberechnung "von Hand". In komplizierten Bauteilen sowie zur Bauteiloptimierung, ist eine detaillierte numerische Spannungsanalyse zu empfehlen. Zu diesem Zweck gibt es zwei bekannte Instrumente: Die Finite-Elemente-Methode (FEM) und die Boundary-Elemente Methode (BEM)
Die FEM eignet sich vor allem bei 3D- und nichtlinearen Problemen.
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| 3D- FEM-Modell einer Welle mit aufgeschrumpftem Ring (geschnitten) | Spannungsverteilung nach Beginn der Abkühlung |
Für elastische Probleme oder zur Berechnung von Spannungsintesitätsfaktoren als Funktion einer variablen Risslänge ist oft eine BEM-Berechnung vorteilhaft.
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| Fehlerhafte Schweissnaht | Berechneter zeitlicher und örtlicher Rissverlauf und Spannungsverlauf --> Animation |
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