In der Dissertation werden Konzepte vorgestellt, mit denen die Abschätzung der Dauerfestigkeit von Bauteilen auf Grundlage von Werkstoffkennwerten möglich ist. Aus den sich dabei ergebenden Problemen sowie den speziellen Anforderungen der Werkstoffgruppe Sinterstahl wird ein neues Konzept aus bruchmechanischen Überlegungen abgeleitet. Damit ist eine Anwendung ohne prinzipielle Einschränkung bezüglich der Bauteilgeometrie und unter Berücksichtigung der individuellen Kerbempfi ndlichkeit des Werkstoffs möglich. Die Validierung und statistische Auswertung anhand einer breiten Datenbasis belegt eine gute Treffsicherheit im Vergleich zu anderen Verfahren. Empfehlungen zur praktischen Anwendung und den Grenzen der verschiedenen Konzepte werden gegeben.

Die vorliegende Arbeit soll einen Beitrag zur Dimensionierung von hypotrochoidischen Polygonwellen (H-Profile) und H-Profil-Polygon-Welle-Nabe-Verbindungen (H-PWNV) leisten. Die wesentliche Motivation ist dabei das Schließen vorhandener Wissenslücken im Hinblick auf Form- und Kerbwirkungszahlen torsionsbelasteter H-Profil-Wellen und das mechanische Verhalten im Profilauslauf (Übergangsradius) torsionsbelasteter H-PWNV. Dazu werden umfangreiche numerische Untersuchungen mit der FEM durchgeführt. Hierbei steht der Einfluss der Profilform auf die mechanischen Eigenschaften der H-Profile im Vordergrund. Zur Beurteilung des Profilformeinflusses werden zunächst die Formzahlen torsionsbelasteter H-Profil-Wellen ermittelt. Auf Grundlage der FE-Ergebnisse werden empirische Berechnungs-ansätze zur Formzahlberechnung hergleitet, um zukünftig die Formzahlermittlung ohne aufwendige numerische oder experimentelle Verfahren zu ermöglichen. Die ermittelten Formzahlen ermöglichen die Berechnung der maximalen Torsionsspannung, des übertragbaren Torsionsmomentes und des erforderlichen Wellendurchmessers. Um Aussagen zum Tragverhalten bei dynamischer Beanspruchung abzuleiten, werden mit den vorliegenden Formzahlen die Kerbwirkungszahlen der torsionsbelasteten H-Profil-Wellen ermittelt. Die erforderliche Stützziffer wird dazu nach DIN 743 und der FKM-Richtlinie mit örtlichen Spannungen berechnet. Die ermittelten Kerbwirkungszahlen für H-Profil-Wellen ermöglichen durch einen Vergleich mit bereits vorliegenden experimentellen Ergebnissen erstmals eine Quantifizierung des Naben- bzw. Verbindungseinflusses bei dynamischer Beanspruchung. Eine häufig beobachtete Versagensursache bei formschlüssigen Welle-Nabe-Verbindungen ist der Bruch der Wellen im Profilauslauf, d.h. im Übergangsbereich zwischen profiliertem und zylindrischem Wellenquerschnitt. Für H-PWNV liegen diesbezüglich bislang noch keine Erkenntnisse vor. Aus diesem Grund werden für verschiedene H-PWNV die Formzahlen im Profilauslauf ermittelt und mit dem Evolventenzahnprofil nach DIN 5480 verglichen. Dabei erfolgt auch eine Variation des Reibwertes und Belastungsgröße.:1 Einleitung 2 Stand der Wissenschaft und Technik 3 Geometrie und Herstellung 4 Formzahlen torsionsbelasteter H-Profil-Wellen 5 Kerbwirkungszahlen torsionsbelasteter H-Profil-Wellen 6 Untersuchungen der Formzahl im Auslauf von H-Profil-Polygon-Welle-Nabe-Verbindungen 7 Zusammenfassung und Ausblick 8 Literatur 9 Anhang

In der Dissertation werden Konzepte vorgestellt, mit denen die Abschätzung der Dauerfestigkeit von Bauteilen auf Grundlage von Werkstoffkennwerten möglich ist. Aus den sich dabei ergebenden Problemen sowie den speziellen Anforderungen der Werkstoffgruppe Sinterstahl wird ein neues Konzept aus bruchmechanischen Überlegungen abgeleitet. Damit ist eine Anwendung ohne prinzipielle Einschränkung bezüglich der Bauteilgeometrie und unter Berücksichtigung der individuellen Kerbempfi ndlichkeit des Werkstoffs möglich. Die Validierung und statistische Auswertung anhand einer breiten Datenbasis belegt eine gute Treffsicherheit im Vergleich zu anderen Verfahren. Empfehlungen zur praktischen Anwendung und den Grenzen der verschiedenen Konzepte werden gegeben.