Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 7397
Untersuchungen zur Vereinfachung der Kerbformoptimierung
Jörg Sörensen
Zusammenfassung
Kerben an belasteten
Bauteilen sind häufig der Ort für Spannungsüberhöhungen und der Grund für ein
vorzeitiges Versagen. Aus diesem Grunde wurden verschiedene Methoden entwickelt,
um diese Kerbspannungen zu reduzieren und so die Lebensdauer der Bauteile zu
erhöhen.
Aus Naturbeobachtungen wurde das Axiom der
konstanten Spannung als grundlegende Designregel gefunden, welche besagt, dass
biologische Lastträger unter ihrer Betriebsbelastung auf ihrer Oberfläche eine
homogene Spannungsverteilung aufweisen.
Die mit diesen Erkenntnissen entwickelte
CAO-Methode (Computer Aided Optimisation) bildet eine komplexere Vorstufe.
Es wurde mit der „Methode der
Zugdreiecke“ eine neue, rein graphische Methode gefunden, Bauteile
schnell und effizient hinsichtlich einer gleichmäßigen Spannungsverteilung zu optimieren.
Hier werden in Untersuchungen zur
Verifikation der vereinfachten Methoden, sowohl die Ergebnisse durch
Finiten-Elemente Berechnungen als auch durch Ermüdungsversuche gezeigt.
Studies Simplifying Notch Shape Optimization
Abstract
Notches in loaded components frequently are the sites of peak
stresses and the cause of premature failure. For this reason, various methods
have been developed to reduce these notch stresses and, in this way, extend the
service life of components.
Observations in nature gave rise to the “constant-stress
axiom” as the fundamental design rule under which biological structures
under operating loads exhibit homogeneous stress distribution on the surface.
The CAO (Computer Aided Optimization) method developed in the light of
these findings constitutes a more complex previous stage.
The “Method of Tensile Triangles” is a new, strictly graphic
method of optimizing components quickly and efficiently so as to achieve
uniform stress distribution.
This thesis covers studies conducted to verify the simplified methods by
the findings obtained from finite-element calculations as well as fatigue tests.
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