Dehnungskonzepte eigenständig auswerten, Entwicklungskosten senken – Fraunhofer LBF-Software online

Aufgrund der großen Nachfrage hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF unter http://www.web-aided-engineering.com zwei maßgebliche Programme online zur Verfügung: die 3D-Methode für die kompatible Auswertung der experimentellen Versuche zur Ermittlung der zyklischen Kennwerte der Ramberg-Osgood- und der Manson-Coffin-Basquin-Gleichung sowie das ANSLC-Programm (Artificial Neural Strain Life Curve).

Werkstoffhersteller und ihre Entwickler können mit dem ANSLC-Programm Prüfaufwände verkürzen und damit Kosten senken. Mit der vom Fraunhofer LBF entwickelten Software benötigen Anwender zur Abschätzung der zyklischen Kennwerte eines Werkstoffes lediglich die statischen Kennwerte für den betreffenden Werkstoff.

Ebenso bietet das Fraunhofer LBF eine Auswertung nach der 3D-Methode, bei der die Spannungen, Dehnungen und Schwingspielzahlen von mindestens drei Versuchen benötigt werden. Diese Methode garantiert die Kompatibilitätsbedingungen und führt zu weiterführenden Erkenntnissen über das reale Werkstoffverhalten. Die Kosten der Programmnutzung sind nach Einzel- oder paketweisem Zugriff gestaffelt.

Neue Auswertemethode
Seit langem bekannt ist die eher selten vorhandene Kompatibilität zwischen der Ramberg-Osgood- und der Manson-Coffin-Basquin-Gleichung. Um das Werkstoffverhalten weiterhin möglichst genau beschreiben zu können und dennoch die Kompatibilitätsgleichungen einzuhalten, haben die Forscher des Fraunhofer LBF eine neue Auswertemethode entwickelt. Diese beruht auf dem Ansatz, dass jeweils genau eine Dehnungsamplitude mit einer Spannungsamplitude und einer Schwingspielzahl korrespondiert.

Die Auftragung dieser Tripel in einem 3D-Raum mit den Achsen Dehnung, Spannung und Schwingspielzahl ermöglicht in diesem eine lineare Regression durch die Versuchsergebnisse. Die Projektion dieser Regressionsgerade auf die einzelnen Schnittebenen gibt dabei die zyklischen Kennwerte der Ramberg-Osgood- und der Manson-Coffin-Basquin-Gleichung wieder. Die Kompatibilitätsbedingungen werden eingehalten, weil diese Kennwerte nur durch die Projektion dieser einen Geraden auf die einzelnen Schnittebenen bestimmt werden.

Da nicht alle Werkstoffe ein kompatibles Werkstoffverhalten aufweisen, modifizierten die Darmstädter Forscher die Ramberg-Osgood-Gleichung und definierten ein Maß für die Abweichung vom kompatiblen Werkstoffverhalten.

Zyklische Kennwerte abschätzen
Das ebenfalls jetzt online verfügbare ANSLC-Programm bietet die Möglichkeit, die zyklischen Kennwerte anhand statischer Werkstoffparameter abzuschätzen. Diese Abschätzungsmethode basiert auf dem Einsatz künstlich neuronaler Netze und einer großen Anzahl zyklischer Untersuchungen an unterschiedlichen Werkstoffen.

Diese Software besitzt den großen Vorteil, dass sich die Versuchsunterstützung in die Abschätzungsmethode integrieren lässt. Daher arbeitete das Fraunhofer LBF intensiv daran, auch diese Methode online zur Verfügung zu stellen. Die Verknüpfung von experimentellen Untersuchungen und dem ANSLC reduziert den experimentellen Aufwand und verbessert gleichzeitig die Abschätzungsgenauigkeit. Dabei liegt die Abschätzungsgenauigkeit vom ANSLC mit Versuchsunterstützung höher als bei einer Abschätzung, die auf Basis weniger experimenteller Versuche durchgeführt wird.