Beitrag zur betriebsfesten Auslegung von Schraubenverbindungen auf Grundlage moderner Betriebsfestigkeitskonzepte

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Schrauben stellen ein sehr wichtiges Verbindungselement dar. Ein ausgesprochen gutes Argument für die Nutzung von Schrauben ist ihre nahezu uneingeschränkte Lösbarkeit und Wiederverwendbarkeit. Schraubenverbindungen müssen neben statischen Beanspruchungen auch zyklische Beanspruchungen ertragen. Die Auslegung von Schrauben und Schraubenverbindungen unter zyklischer Beanspruchung erfolgt im Allgemeinen nach den existierenden Regelwerken, wie z.B. der VDI-Richtlinie 2230 für den Maschinenbau. Zur Auslegung gegen eine dauerhaft ertragbare Spannungsamplitude wird dort das Nennspannungskonzept als Grundlage herangezogen. Die Anforderungen aus der Maschinenbau-, Automobil-, Windenergieanlagen- und der Zulieferindustrie werden jedoch in Bezug auf eine bessre Bauteilauslegung und -ausnutzung immer größer. In dem oben genannten Werk wird gezeigt, dass Schrauben auch betriebsfest, also auf ein bestimmtes Belastungskollektiv, mithilfe der linearen Schadensakkumulationsrechnung ausgelegt werden können. Durch die erzielten Ergebnisse ist es jetzt möglich, bei der Auslegung von Schraubenverbindungen beliebige Kollektivbelastungen zu berücksichtigen. Anhand der aufwändigen experimentellen Untersuchungen aus dieser Arbeit konnte zudem die rechnerische betriebsfeste Auslegung von Schraubenverbindungen verifiziert werden. Damit einhergehend sind eine längere Lebensdauer, eine bessere Werkstoffausnutzung und somit eine genauere Dimensionierung. Grundsätzlich ergeben sich zwei Möglichkeiten zur betriebsfesten Auslegung von Schrauben und Schraubenverbindungen, zum Einen die rechnerische Auslegung und zum Anderen die experimentell unterstützte Auslegung.