Bewertung in der Mechanik
Aus ESOCAETWIKIPLUS
engl: assessment Kategorie: 
Level 2 Mechanik
Inhaltsverzeichnis |
Simulation
In der Strukturmechanik wird meistens als Versagensmöglichkeit
- Gewaltbruch,
- Ermüdung,
- Stabilitätsversagen oder
- die Überschreitung von Verformungsgrenzen
betrachtet.
Die Bewertung erfordert meistens den Bezug zu betrieblichen Normen und Festlegungen, zu technischen Regelwerken oder zu Literaturangaben.
Ergebnis der Bewertung
Übliche Ergebnisse und Aussagen der Bewertung in der Strukturmechanik sind
- der Sicherheitsfaktor (safety factor) = Verhältnis von zulässigem Wert zu vorhandenem Wert (das bedeutet: eine "hohe" Sicherheit von 2, 3, 5 oder 10 ist gut, ein Wert unter 1 ist höchst gefährlich)
- der Sicherheitsspielraum = Verhältnis von zulässigem Wert zu vorhandenem Wert minus 1 (das bedeutet: ein positiver Sicherheitsspielraum von 1, 2 oder mehr ist gut, ein negativer Wert ist höchst gefährlich)
- das Spannungsverhältnis = Verhältnis von vorhandenem Wert zu zulässigem Wert, also der Kehrwert des Sicherheitsfaktors (das bedeutet: ein kleines Spannungsverhältnis von 50%, 30% oder gar 10% ist sicher, aber die Tragfähigkeit des Bauteils ist wenig genutzt. Ein Wert über 100% ist höchst gefährlich, das Bauteil ist überbeansprucht). Wird auch Ausnutzungsfaktor (factor of utilization) genannt.
- "hält oder hält nicht" = der vorhandene Wert ist kleiner oder größer als der zulässige Wert (das ist die im Maschinenbau übliche ingenieurmäßige Bewertung)
Bewertung von Spannungen in der Strukturmechanik
Bei der Bewertung von Spannungen in der Strukturmechanik sind
- eine Kombination der Spannungskomponenten (Hauptspannung, Vergleichsspannung),
- die Verteilung der Spannung (Membranspannung, Biegespannung, Spitzenspannung),
- die Ursache der Spannung (Primärspannung, Sekundärspannung, Spannungsspitze) und
- die Simulationsmethode (Berechnung durch Analyse (design by anaylsis), Berechnung nach Regel- oder Formelwerk (Bemessungsformeln, design by rule)
zu berücksichtigen.
Regel- oder Formelwerke, die öffentlich zugänglich sind, sind
- Normen und technische Regeln,
- Fachbücher,
- Beiträge in Fachzeitschriften oder
- teilweise auch firmeninterne Regeln und Vorgaben.
Beispiele
Druckbehälter
Für die Herstellung und den Betrieb von Druckbehältern in Deutschland muss die Druckgeräterichtline 97/23/EG beachtet werden. Darin wird festgelegt, dass sie für Druckbehälter von bestimmter Größe mit bestimmten Druck-Werten zutrifft. Es ist notwendig, dass für solche Druckbehälter eine Auslegung erfolgt, die auch "nach Analyseverfahren" (2.2.3) erfolgen kann. Damit sind Experimente oder auch Simulationen gemeint. Das ist die Grundlage dafür, dass Simulationen akzeptiert werden.
Für die Durchführung der Simulation stehen zum Beispiel die Angaben im Merkblatt AD-2000 S4 zur Verfügung. Kap. 0 dieses Merkblattes bietet an: "Zur Erfüllung der grundlegenden Sicherheitsanforderungen der Druckgeräte-Richtlinie kann das AD 2000-Regelwerk angewandt werden,..". Und weiter in Kap. 4 und folgend "Durch eine Spannungsanalyse.." werden Hinweise gegeben, was bei der Simulation und insbesondere bei der Auswertung gemacht werden kann, um im Sinne der allgemein anerkannten Regeln die Auslegung durchzuführen. Grundlage hierfür ist das Konzept der Spannungskategorisierung. Auf der Basis dieser Regelwerke ist zu erwarten, dass die Nachweise allgemein akzeptiert werden.
