Die Vorhersage der Betriebsfestigkeit bzw. Anrißlebensdauer von schiffbaulichen Strukturdetails ist durch hohe Streuungen und Unsicherheiten bei vielen Einflußparametern gekennzeichnet. Moderne Konzepte wie das der partiellen Sicherheitsfaktoren können diese rational erfassen, erfordern aber eine Quantifizierung der Verteilungsparameter. Auf der Basis der bislang üblichen Methode zur Abschätzung der Lebensdauer bzw. zulässiger Spannungsschwingbreiten unter Verwendung von Wöhlerlinien und der Palmgren-Miner-Regel werden mehrere Faktoren näher untersucht, welche die Streuungen maßgeblich beeinflussen. Hierzu gehört die Schwingfestigkeit bzw. Wöhlerlinie des Details selbst, die entweder für eine Nennspannung oder örtliche Beanspruchung definiert ist. Abhängig von der Art der Spannung können zusätzliche Streuungen durch die pauschale Zusammenfassung von Kerbfällen oder Imperfektionen entstehen. Diese werden anhand von typischen Anwendungsfällen quantifiziert. Weitere Unsicherheiten bei Beanspruchungsabläufen mit variabler Amplitude werden durch die Annahme einer Schadensakkumulationshypothese verursacht, die mit Hilfe einer Literaturstudie abgeschätzt werden. Erhebliche Streuungen sind danach auch der Modellunsicherheit bei Spannungsanalysen zuzuschreiben. Eigene Untersuchungen hierzu zeigen geringere Streuungen, sofern nur die Art des Modells und die Netzteilung variiert wird. Unter der Annahme der üblichen Unsicherheiten auf der Lastseite und der Beibehaltung des derzeit unterstellten Zuverlässigkeitsniveaus werden partielle Sicherheitsfaktoren für die genannten Einflüsse abgeleitet. Zusätzlich wird die Notwendigkeit weiterer Sicherheitsfaktoren untersucht, welche die Bauteilbedeutung und die Redundanz der Konstruktion berücksichtigen. Aus der Einbeziehung der Rißfortschrittsphase in die Bewertung des Versagensverhaltens werden Schlußfolgerungen für zulässige Spannungen bei unterschiedlichen Kerben gezogen.
Zulässige Spannungen und Sicherheitsfaktoren für Betriebsfestigkeitsanalysen auf der Grundlage des Zuverlässigkeitskonzeptes
Permissible stresses and safety factors for fatigue strength analyses on the basis of the reliability approach
1996
73 Seiten, 40 Bilder, 23 Tabellen, 44 Quellen
Report
Deutsch
Schiffbau , Konstruktionsmethodik , Konstruktionsdaten , Betriebsfestigkeit , Lebensdauer , Rissbildung , Einflussgröße , Sicherheitsfaktor , Zuverlässigkeit , Wöhler-Kurve , mechanische Spannung , mechanische Schwingung , Kerbspannung , Schadensakkumulation , Modellmethode , Spannungsanalyse , Rissfortschritt
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