Berechnung des Sicherheitsfaktors
Die Spannungsgrenzen des Materials werden als Materialstreckgrenze oder Zugfestigkeit dargestellt. Sicherheitsfaktoren werden als Verhältnis der maximalen Materialfestigkeit (Streckgrenze oder Zugfestigkeit) zur tatsächlichen Spannung im Bauteil (Von-Mises-Spannung oder 1. Hauptspannung) ausgedrückt:
Sicherheitsfaktor = Materialfestigkeit / Tatsächliche Spannung
In Autodesk Fusion wird der Sicherheitsfaktor anhand eines der folgenden beiden Kriterien berechnet:
- Streckgrenze: Dieses Kriterium ist die Vorgabe. Der Sicherheitsfaktor wird als Verhältnis von Streckgrenze/Von-Mises-Vergleichsspannung berechnet. Die Von-Mises-Spannung eignet sich gut zur Vorhersage von Materialversagen, insbesondere bei verformbaren Materialien wie Stahl und Aluminium. Der Faktor muss größer als 1 sein, damit die Konstruktion zulässig ist. (Kleiner als 1 bedeutet, dass zumindest permanente Verformung auftritt, wenn nicht sogar Bruch.)
- Zugfestigkeit: Der Sicherheitsfaktor wird als Verhältnis von Zugfestigkeit / 1. Hauptspannung (auch als maximale Hauptspannung bezeichnet) berechnet. Diese Methode ist möglicherweise besser geeignet für spröde Materialien, die keiner Streckung unterliegen und weniger anfällig für Ermüdung sind.
Anmerkung: Bei temperaturabhängigen Materialien ist die Materialfestigkeit nicht konstant. Um die Sicherheitsfaktoren im gesamten Modell zu bestimmen, verwendet Fusion die berechneten Temperaturen und die nichtlinearen, temperaturabhängigen Materialdaten (Streckgrenze oder Bruchspannung im Vergleich zur Temperatur). Bei Temperaturen, die zwischen den Datenpunkten in der Tabelle der Materialeigenschaften liegen, interpoliert das Programm den Wert für die Streckgrenze oder Bruchspannung.