Skip to main content

Advertisement

Log in

Fitness-for-Purpose and Damage Tolerance: Applications in Transportation and Energy Systems

Gebrauchseignung und Schadenstoleranz – Anwendungen im Transport- und Energiesektor

  • Originalarbeit
  • Published:
BHM Berg- und Hüttenmännische Monatshefte Aims and scope Submit manuscript

Abstract

In recent years, damage tolerance concepts have reached a high level of maturity. These concepts rely on two steps: first, it is ensured by means of thorough non-destructive testing (NDT) that the component in question contains no flaws larger than a certain detection limit; secondly, the structural integrity assessment proves that the component is able to fulfil its intended purpose even in the presence of a flaw of that size. This close integration of design and inspection/maintenance methods leads both to increased product reliability and reduced maintenance costs. The present contribution aims at showing the broad applicability of the concept in mechanical and plant engineering by highlighting some key applications in transportation and energy systems.

Zusammenfassung

Schadenstoleranzkonzepte haben in letzter Zeit einen hohen Reifegrad erreicht. Diese Konzepte beruhen auf einer zweistufigen Herangehensweise: zuerst wird durch zerstörungsfreie Prüfung (zfP) sichergestellt, dass das betreffende Bauteil keine Fehler größer als eine festzulegende Nachweisgrenze aufweist; anschließend wird rechnerisch die Gebrauchseignung des Bauteils bei Vorhandensein eines Fehlers dieser Größe nachgewiesen. Diese enge Verzahnung von Auslegungs- und Inspektions-/Instandhaltungsverfahren führt sowohl zu erhöhter Produktzuverlässigkeit als auch zu verringerten Instandhaltungskosten. Der vorliegende Beitrag soll die breite Anwendbarkeit des Konzepts im Maschinen- und Anlagenbau anhand von Beispielanwendungen im Transport- und Energiesektor zeigen.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3
Fig. 4
Fig. 5
Fig. 6

Similar content being viewed by others

References

  1. Koçak, M.; Webster, S.; Janosch, J. J.; Ainsworth, R. A.; Koers, R. (Eds.): FITNET Fitness-for-Service (FFS) Procedure, Revision MK8, Geesthacht, GKSS Research Centre, 2008

  2. Niemann, G.; Winter, H.; Höhn, B.-R.: Maschinenelemente, Bd. 1: Konstruktion und Berechnung von Verbindungen, Lagern, Wellen, 4th Ed., Berlin: Springer, 2005

  3. Maierhofer, J.; Gänser, H. -P.; Pippan, R.: Modified Kitagawa-Takahashi diagram—a practical modelling approach, submitted to Int. J. Fatigue on 2014-04-24

  4. Frost, N. E.: Non-propagating cracks in vee-notched specimens subject to fatigue loading, Aeronaut. Quart., 8 (1957), pp 1–20

  5. Kitagawa, H.; Takahashi, S.: Applicability of fracture mechanics to very small cracks or cracks in the early stage, in: Proceedings of the second international conference on mechanical behavior of materials, Boston, Massachusetts, ASM, 1976, pp 627–631

  6. El Haddad, M. H.; Topper, T. H.; Smith, K. N.: Prediction of non-propagating cracks, Engng. Fract. Mech., 11 (1979), pp 573–584

  7. Maierhofer, J.; Pippan, R.; Gänser, H.-P.: Modified NASGRO equation for physically short cracks, Int. J. Fatigue, 59 (2014), pp 200–207

  8. Maierhofer, J.; Pippan, R.; Gänser, H.-P.: Modified NASGRO equation for short cracks and application to the fitness-for-purpose assessment of surface-treated components, accepted for publication in Procedia Materials Science on 2014-03-10

  9. Maier, B.; Guster, Ch.; Tichy, R.; Ecker, W.: Influence of different microstructures of the welding zone on the fatigue crack growth behaviour of HSLA steels, in: Proceedings of the 13th International Conference on Fracture, Beijing, 2013

  10. BS 7910:2013: Guide to methods for assessing the acceptability of flaws in metallic structures. BSI, 2013

  11. DIN EN 10275:1999: Metallische Werkstoffe—Hydraulischer Ringaufweitversuch. DIN, 1999

  12. Horn, A.; Tichy, R.: Charakterisierung von höherfesten Pipelinestählen und deren Schweißverbindungen, Proceedings 2. ÖGS-Workshop „Fügen hoch- und höchstfester Stahl-Werkstoffe“, Linz, 2012

Download references

Acknowledgements

The authors are indebted to Dr. Sven Eck for many helpful discussions and proofreading.

Financial support by the Austrian Federal Government (in particular by Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie and Bundesministerium für Wirtschaft, Familie und Jugend) represented by Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbH and the Styrian and the Tyrolean Provincial Governments, represented by Steirische Wirtschaftsförderungsgesellschaft mbH and Standortagentur Tirol, within the framework of the COMET Funding Programme is gratefully acknowledged.

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Corresponding author

Correspondence to Hans-Peter Gänser.

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Check for updates. Verify currency and authenticity via CrossMark

Cite this article

Gänser, HP., Tichy, R., Maierhofer, J. et al. Fitness-for-Purpose and Damage Tolerance: Applications in Transportation and Energy Systems. Berg Huettenmaenn Monatsh 159, 375–379 (2014). https://doi.org/10.1007/s00501-014-0285-6

Download citation

  • Received:

  • Accepted:

  • Published:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/s00501-014-0285-6

Keywords

Schlüsselwörter

Navigation