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Im Rahmen des von der FVA geförderten Forschungsprojekts „Automatisierte Bewertung von Finite-Elemente-Netzen für Festigkeitsberechnungen“ kooperieren das Institut für Maschinelle Anlagentechnik und Betriebsfestigkeit der TU Clausthal und der Lehrstuhl für Konstruktionslehre und CAD der Universität Bayreuth, um eine neuartige Methode zur automatischen Evaluation von Finite-Elemente-Netzen im Hinblick auf ihre Eignung für Festigkeitsnachweise zu entwickeln.

Die Durchführung rechnerischer Ermüdungsfestigkeitsnachweise (z. B. nach FKM-Richtlinie) ist eine der Kernaufgaben von Maschinenbauingenieuren. Die hierfür in vielen Fällen verwendeten örtlichen Spannungen werden i. d. R. mithilfe der Finite-Elemente-Analyse (FEA) ermittelt.

Die FEA als numerisches Näherungsverfahren erfordert eine Diskretisierung des mechanischen Problems. Für dieses „Vernetzen“ stehen Werkzeuge zur Verfügung, die automatisch ein FE-Netz erzeugen können. Dies erfolgt aufgrund des verwendeten mathematischen Ansatzes häufig so, dass durch das erzeugte FE-Netz die Geometrie geeignet approximiert wird und die Elemente nicht zu sehr von der idealen Form abweichen. Die mit einem so erzeugten Netz berechneten Ergebnisse sind nicht notwendigerweise für die Verwendung im Ermüdungsfestigkeitsnachweis optimal. Zwar ist deren Verwendung formal möglich, birgt allerdings die Gefahr, dass falsche Ergebnisse als valide angesehen werden und Einzug in die Konstruktion halten.

Es ist Aufgabe der Anwender, die Expertise zur konkreten FEA-Problemstellung besitzen, das zuvor erzeugte FE-Netz so anzupassen, dass es die benötigten Eingabedaten für einen Ermüdungsfestigkeitsnachweis valide abbilden kann. Dies erfolgt iterativ und ist kosten- und zeitaufwendig. Nicht immer ist eindeutig, in welche Richtung eine Netzoptimierung zu erfolgen hat.

Aus diesem Grund ist das Ziel des Forschungsprojekts, Methoden zu entwickeln, mit deren Hilfe die Eignung von FE-Netzen für die Berechnung von Festigkeitsnachweisen automatisiert bewertet werden kann. Somit wird ein erster Schritt in Richtung einer adaptiven Nachvernetzung von FE-Netzen auf Basis festigkeitsrelevanter Kriterien unternommen.