Was ist S-Life FKM?
S-Life FKM ist ein Post-Prozessor für die richtlinienbasierte Festigkeitsbewertung metallischer Bauteile. Spannungen aus FEM-Simulationen werden aufbereitet, so dass statische und zyklische Beanspruchungen im Sinne der FKM-Methodik nachvollziehbar bewertet werden können.
- Automatisierte Bewertung statischer und zyklischer Festigkeit metallischer Bauteile.
- Postprozessor für vorhandene FEM-Ergebnisse.
- Richtlinienkonform, nachvollziehbar und dokumentiert.
Warum Festigkeitsnachweise in der Praxis oft unnötig aufwendig werden
In der Praxis fehlen oft standardisierte Vorgehensweisen, geeignete Werkstoffkennwerte oder ein effizienter Umgang mit variablen Lasten. Dadurch wird die Festigkeitsbewertung schnell aufwendig, konservativ und schwer vergleichbar.
Keine klare Methodik für belastbare Nachweise
Ohne standardisierte Vorgehensweise hängt die Bewertung oft von Erfahrung, Annahmen oder Einzellösungen ab. Das erschwert belastbare Entscheidungen und erhöht das Risiko von Fehlbewertungen.
Bauteile werden oft unnötig konservativ ausgelegt
Wenn nur mit pauschalen Festigkeitsgrenzen gearbeitet wird, bleiben reale Reserven im Werkstoff und Bauteil ungenutzt. Das führt schnell zu Überdimensionierung, höherem Gewicht und unnötigen Kosten.
Zyklische Kennwerte fehlen genau dann, wenn man sie braucht
Für viele Werkstoffe fehlen die erforderlichen Ermüdungskennwerte unter den konkreten Randbedingungen. Eigene Versuche oder Recherche kosten Zeit, Geld und bremsen die Entwicklung.
Variable Lasten machen die Bewertung schnell komplex
Mehrere überlagerte, zeitlich veränderliche Belastungen machen es schwer, die kritische Beanspruchung sicher zu erkennen. Der manuelle Aufwand steigt stark, während die Nachvollziehbarkeit sinkt.
Wie löst S-Life FKM das Problem?
S-Life FKM verarbeitet FEM-Ergebnisse in einem durchgängigen, richtlinienkonformen Bewertungsprozess. So werden statische und zyklische Festigkeitsnachweise für metallische Bauteile schneller, konsistenter und mit deutlich weniger manuellem Aufwand möglich.
Die FKM-Richtlinie wird direkt anwendbar
Die FKM-Richtlinie ist der etablierte Standard für die Festigkeitsbewertung metallischer Bauteile im Maschinenbau. S-Life FKM überführt diese umfangreiche Methodik in einen praktisch nutzbaren digitalen Workflow für die tägliche Nachweisführung.
- FKM-Richtlinie direkt im Bewertungsprozess anwendbar
- strukturierte Methodik statt individueller Einzellösungen
- standardisierte Nachweise für statische und zyklische Bewertung
- reproduzierbare Ergebnisse auf Basis anerkannter Regeln
Nachweise werden automatisch und nachvollziehbar erstellt
S-Life FKM verarbeitet örtliche Spannungen aus der Struktursimulation nahezu auf Knopfdruck für den statischen und zyklischen Nachweis. Gleichzeitig entstehen eindeutige, anwenderunabhängige Ergebnisse mit dokumentierter Vorgehensweise.
- automatisierte Auswertung von FEM-Ergebnissen
- anwenderunabhängige Ergebnisse statt Interpretationsspielräumen
- detaillierter Bericht für Nachweispunkte und Bewertung
- einfache Plausibilitätsprüfung und Kommunikation der Ergebnisse
Plastische Reserven werden gezielt genutzt
Bei duktilen Werkstoffen dürfen unter bestimmten statischen Lastsituationen Reserven im plastischen Bereich genutzt werden. S-Life FKM bewertet die lokale Beanspruchung automatisch und entscheidet, ob und in welchem Umfang dieses Potenzial ausgeschöpft werden kann.
- automatische Bewertung der lokalen Beanspruchungssituation
- Nutzung plastischer Werkstoffreserven statt rein elastischer Betrachtung
- realistischere statische Nachweise für duktile Werkstoffe
- weniger Überdimensionierung und damit geringere Kosten
Lokale Spannungsspitzen werden realitätsnäher bewertet
Lokale Spannungsgradienten führen in der Praxis oft zu sehr konservativen Bewertungen. S-Life FKM berücksichtigt im Ermüdungsnachweis die Stützwirkung und ermöglicht damit eine deutlich realitätsnähere Einschätzung der zyklischen Festigkeit.
- Stützwirkung wird im Ermüdungsnachweis berücksichtigt
- weniger konservative Bewertung als mit nominalen Wöhlerkurven
- realistischere Einschätzung lokaler Spannungsspitzen
- geringere Bauteilkosten durch Vermeidung unnötiger Reserven
Fehlende Ermüdungskennwerte bremsen nicht mehr aus
Für viele Werkstoffe liegen die benötigten zyklischen Kennwerte unter den konkreten Randbedingungen nicht vollständig vor. Mit Materialdatenbank und Norm-Wöhlerkurven können diese richtlinienkonform abgeleitet werden, ohne aufwendige eigene Prüfprogramme aufsetzen zu müssen.
- Materialdatenbank mit über 1600 Werkstoffen
- Stahl-, Eisenguss- und Aluminiumwerkstoffe direkt verfügbar
- eigene Werkstoffe können ergänzt werden
- Norm-Wöhlerkurven zur Ableitung zyklischer Kennwerte
- weniger Prüf- und Rechercheaufwand bei fehlenden Daten
Variable Lasten und kritische Kombinationen werden beherrschbar
Zeitlich variable Belastungsverläufe und mehrere überlagerte Lasten sind in der Praxis oft der schwierigste Teil der Bewertung. S-Life FKM berücksichtigt solche Lasten systematisch und identifiziert die lokal ungünstigste Lastkombination algorithmisch.
- Miner-Schadensakkumulation für variable Lastverläufe
- Load-Manager mit Normkollektiven und eigenen Kollektiven
- Load-Combinator für überlagerte Belastungen
- kritische Lastkombinationen werden lokal automatisch ermittelt
- geeignet für mehraxiale und nichtproportionale Belastungen
Wie passt S-Life FKM in die Gesamtlösung?
S-Life FKM ist Teil der PART Software Suite und wird immer in Kombination mit MatScape eingesetzt. Testen Sie selber, wie die Module zusammenarbeiten und wie sie sich sinnvoll in Ihre CAE-Prozesse integrieren lassen.
Features und Funktionen
Schnittstellen und Dateiformate
| Import Results | Import Model | Export Results | |
|---|---|---|---|
| Abaqus | *.odb | – | *.odb |
| Ansys | *.rst | ds.dat / *.inp / *.cdb | – |
| LS-DYNA | *.d3plot | *.k | – |
| NX Nastran | *.pch | *.bdf / *.dat | – |
| Simcenter | *.scd5 | – | – |
| Optistruct | *.h3d | – | *.hwascii |
| Radioss | *.h3d | – | *.hwascii |
| MSC Nastran | *.h5 | – | – |
| MSC Marc | *.h5 | – | – |
Funktionen
| Details | |
|---|---|
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Statischer Festigkeitsnachweis Statischer Festigkeitsnachweis mit örtlichen Spannungen für ungeschweißte metallische Bauteile gemäß Kapitel 3 der FKM-Richtlinie. Ermüdungsfestigkeitsnachweis Zyklischer Festigkeitsnachweis mit örtlichen Spannungen für ungeschweißte metallische Bauteile gemäß Kapitel 4 der FKM-Richtlinie für proportionale, synchrone und nichtproportionale Beanspruchungen. Richtlinienbasis Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile, FKM-Richtlinie, 7. Auflage, Forschungskuratorium Maschinenbau, VDMA Verlag, Frankfurt am Main, Germany, 2020. |
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Materialdatenzuweisung Komfortable Zuweisung von Materialdaten über das MatScape-Frontend. Integrierte Werkstoffe Mehr als 1600 Werkstoffe (Stahl, Eisenguss, Aluminium) gemäß FKM-Richtlinie. Eigene Werkstoffdaten Eigene Werkstoffdaten können eingepflegt werden. |
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Spannungsdarstellung Darstellung der importierten Spannungen als 3D-Konturplot. Auslastungsgrade Darstellung der statischen und zyklischen Auslastungsgrade auf der Bauteiloberfläche als 3D-Konturplot. |
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Spannungstransformation Spannungstransformation in ein oberflächentangentiales Koordinatensystem für den Ermüdungsfestigkeitsnachweis mit Koordinatenspannungen. Kritisches Schnittebenenverfahren Kritisches Schnittebenenverfahren zur Detektion der schädigungsrelevanten Ebene für den Ermüdungsfestigkeitsnachweis. Schnittwinkelinkrement Individuelle Einstellung des Schnittwinkelinkrements zwischen 5° und 45°. Nichtproportionale Beanspruchungen Behandlung nichtproportionaler mehraxialer Beanspruchungen gemäß Richtlinie. |
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Nachweisergebnisse pro Nachweisknoten Umfassendes Reporting der Nachweisergebnisse pro Nachweisknoten. Zwischenergebnisse Darstellung aller Zwischenergebnisse nach Richtlinie zur Plausibilitätskontrolle. Report-Ausgabe Ausgabe des Reports im PDF-Format. |
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Load-Combinator – Spannungsvorverarbeitung Load-Combinator zur Spannungsvorverarbeitung (Addition, Subtraktion, Multiplikation). Load-Combinator – kritische Lastfallkombinationen Load-Combinator zur Ermittlung der kritischen Lastfallkombinationen bei mehreren gleichzeitig auftretenden Belastungen. Load-Manager Load-Manager mit integrierten Normkollektiven (binomial und exponentiell), eigene Kollektive können eingepflegt werden. |
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Statischer und zyklischer Festigkeitsnachweis gemäß FKM-Richtlinie
Statischer Festigkeitsnachweis
Statischer Festigkeitsnachweis mit örtlichen Spannungen für ungeschweißte metallische Bauteile gemäß Kapitel 3 der FKM-Richtlinie.
Ermüdungsfestigkeitsnachweis
Zyklischer Festigkeitsnachweis mit örtlichen Spannungen für ungeschweißte metallische Bauteile gemäß Kapitel 4 der FKM-Richtlinie für proportionale, synchrone und nichtproportionale Beanspruchungen.
Richtlinienbasis
Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile, FKM-Richtlinie, 7. Auflage, Forschungskuratorium Maschinenbau, VDMA Verlag, Frankfurt am Main, Germany, 2020.
Materialdaten zuweisen, vorhandene Werkstoffe nutzen und eigene ergänzen
Materialdatenzuweisung
Komfortable Zuweisung von Materialdaten über das MatScape-Frontend.
Integrierte Werkstoffe
Mehr als 1600 Werkstoffe (Stahl, Eisenguss, Aluminium) gemäß FKM-Richtlinie.
Eigene Werkstoffdaten
Eigene Werkstoffdaten können eingepflegt werden.
Spannungen und Auslastungsgrade als 3D-Konturplots darstellen
Spannungsdarstellung
Darstellung der importierten Spannungen als 3D-Konturplot.
Auslastungsgrade
Darstellung der statischen und zyklischen Auslastungsgrade auf der Bauteiloberfläche als 3D-Konturplot.
Spannungstransformation, Schnittebenenverfahren und Bewertung komplexer Beanspruchungen
Spannungstransformation
Spannungstransformation in ein oberflächentangentiales Koordinatensystem für den Ermüdungsfestigkeitsnachweis mit Koordinatenspannungen.
Kritisches Schnittebenenverfahren
Kritisches Schnittebenenverfahren zur Detektion der schädigungsrelevanten Ebene für den Ermüdungsfestigkeitsnachweis.
Schnittwinkelinkrement
Individuelle Einstellung des Schnittwinkelinkrements zwischen 5° und 45°.
Nichtproportionale Beanspruchungen
Behandlung nichtproportionaler mehraxialer Beanspruchungen gemäß Richtlinie.
Nachweisergebnisse dokumentieren und Zwischenergebnisse zur Plausibilisierung ausgeben
Nachweisergebnisse pro Nachweisknoten
Umfassendes Reporting der Nachweisergebnisse pro Nachweisknoten.
Zwischenergebnisse
Darstellung aller Zwischenergebnisse nach Richtlinie zur Plausibilitätskontrolle.
Report-Ausgabe
Ausgabe des Reports im PDF-Format.
Lastfälle kombinieren, Kollektive verwalten und kritische Kombinationen ermitteln
Load-Combinator – Spannungsvorverarbeitung
Load-Combinator zur Spannungsvorverarbeitung (Addition, Subtraktion, Multiplikation).
Load-Combinator – kritische Lastfallkombinationen
Load-Combinator zur Ermittlung der kritischen Lastfallkombinationen bei mehreren gleichzeitig auftretenden Belastungen.
Load-Manager
Load-Manager mit integrierten Normkollektiven (binomial und exponentiell), eigene Kollektive können eingepflegt werden.
Was unsere Kunden sagen
„Unsere Mühlen sind dynamisch hoch belastet. S-Life FKM ermöglicht uns in einfacher und schneller Weise eine umfassende Festigkeitsanalyse und Bauteiloptimierung. Dabei erleichtert uns das Programm auch die Berechnungsdokumentation.“
„Die extremen dynamischen Belastungen und nichtlinearen Eigenschaften unserer Bauteile resultieren in nichtproportionale Spannungen. Mit S-Life FKM können wir alle kritischen Lastkombinationen in wenigen Minuten bewerten.“
„Wir verwenden S-Life FKM zur Auswertung unserer FEM-Analysen von Generator-Rotoren. Die intuitive und schnelle Bedienung reduziert unseren Auswerte- und Dokumentationsaufwand erheblich.“
Nutzen
S-Life FKM unterstützt Sie dabei, Festigkeitsnachweise für metallische Bauteile schneller, sicherer und mit deutlich weniger manuellem Aufwand durchzuführen. So werden Bewertungen nach FKM-Richtlinie einfacher anwendbar und zugleich nachvollziehbar dokumentierbar.
S-Life FKM reduziert
- Kosten für die Materialprüfung, da Festigkeitskennwerte bereits enthalten sind bzw. richtlinienkonform ermittelt werden
- Entwicklungszeit, da durch die einfache automatisierte Anwendung arbeitsaufwändige manuelle Nachweise entfallen
- Fehler, da durch die automatisierte Vorgehensweise Fehleingaben und Fehlinterpretationen weitestgehend vermieden werden
- Bauteilstück- und Nacharbeitskosten, da durch richtlinienkonforme Festigkeitsbewertung Über- oder Unterdimensionierung vermieden werden
S-Life FKM erhöht
- Verlässlichkeit der Festigkeitsbewertung, da durch Abbildung der FKM-Richtlinie standardisierte Vorgehensweisen gemäß dem Stand der Technik angewendet werden
- Vertrauen in die Festigkeitsbewertung, da durch die umfassende Dokumentation die angewandten Vorgehensweisen nachvollziehbar und überprüfbar sind