Faktoren in der Werkstoff- und Struktur­analyse

In den Ingenieurwissenschaften bezeichnen Faktoren dimensionslose oder dimensionsbehaftete Multiplikatoren, mit denen Grundgrößen modifiziert werden, um komplexe physikalische Realitäten in Berechnungsmodellen adäquat abzubilden. Faktoren verknüpfen idealisierte Theorien (z. B. lineare Elastizität, einfache Bruchkriterien) mit realen Randbedingungen, Streuungen und Unsicherheiten.

Typische Klassen sind:

1. Sicherheitsfaktoren
Ein Sicherheitsfaktor (Safety Factor) skaliert zulässige Spannungen, Lasten oder Lebensdauern, um Unsicherheiten in Werkstoffkennwerten, Belastungskollektiven, Geometrieabweichungen und Modellannahmen zu berücksichtigen. Formal wird z. B. eine zulässige Spannung als σzul = σkrit / S definiert, wobei S der Sicherheitsfaktor ist.

2. Konstraintsfaktoren
Konstraintsfaktoren beschreiben den Einfluss der Spannungsmehrachsigkeit und der lokalen Verformungsbehinderung auf Phänomene wie plastische Deformation, Rissausbreitung und Bruchzähigkeit. In der Bruchmechanik dient ein Konstraintsfaktor dazu, Laborergebnisse (z. B. aus CT-Proben) auf Bauteilgeometrien mit abweichender Spannungsmehrachsigkeit zu übertragen.

3. Korrekturfaktoren
Korrekturfaktoren (Correction Factors) modifizieren idealisierte Formeln für reale Geometrien, Kerben, Risse, Temperaturfelder oder Lastverteilungen. Beispiele sind Kerbwirkungszahlen, Geometriefaktoren in der Linear-Elastischen Bruchmechanik oder Korrekturen für endliche Bauteilabmessungen.

Faktoren werden in der Regel aus Experimenten, Normen, numerischen Simulationen oder probabilistischen Analysen abgeleitet. Ihre sachgerechte Wahl und Dokumentation ist entscheidend für die Rückführbarkeit, Vergleichbarkeit und Sicherheit werkstofftechnischer Auslegungen.

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