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Maschinenelemente (Subject) / 02. Praktische Festigkeitsrechnung (Lesson)
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- Welche sind die zwei maßgebenden Größen, die bei der praktischen Festigkeitsrechnung gegenübergestellt werden? Nennspannung & Bauteilfestigkeit
- Wie ist die Bauteilsicherheit S definiert? ertragbare Spannung / vorhandene Spannung
- Was besagt das Prinzip von De Saint Venant? In hinreichender Entfernung vom Krafteinleitungspunkt ist die Beanspruchung nur noch von der Resultierenden der angreifenden Kräfte abhängig. Die örtliche Spannung ist dann nahezu identisch mit der Nennspannung. Hinreichende Entfernung gilt für alle Arten der Belastung bei l = 1,5 * b
- Wie wird die Spannungsüberhöhung durch Kerbwirkung berücksichtigt? Kerben sind Einschnitte in Oberflächen der Werkstücke, daraus ergeben sich Umlenkungen des Kraftflussen. Aus einem einachsigen Spannungszustand (Nennspannung) ergibt sich ein mehrachsiger Spannungszustand. Die Umlenkungen führen zu einer Verdichtung des Kraftflusses. Je schroffer, desto stärker ist die Überhöhung gegenüber der Nenspannung. Die Kerbwirkung wird durch die Formzahl α berücksichtigt. σmax = ασ * σnenn
- Welche Arten des Versagens eines Werkstoffs gibt es? bei duktilen Werkstoffen: Verformungsbruch (Schub-Gleit-Bruch) bei spröden Werkstoffen: Trennbruch
- Definieren Sie den Begriff "Plastische Stützwirkung". Durch plastische Verformungen werden Spannungsspitzen infolge ungleichmäßiger Spannungsverteilung über dem Querschnitt abgemindert. Die Elastizitätsgrenze wird dabei örtlich überschritten (zulässig). Globale plastische Verformungen über den ganzen Querschnitt sind im Maschinenbau nicht zulässig.
- Durch welchen Verlauf wird die Überlebenswahrscheinlichkeit und Lebensdauer eines Bauteils dargestellt? Wöhler-Linie: Proben bei denen Ermüdungsbrüche auftreten. bestimmen die Zeitfestigkeit. Proben, die die Grenzlastspielzahl schadensfrei erreichen (sog. Durchläufer) bestimmen den Dauerfestigkeitswert.
- Beim statischen Festigkeitsnachweis wird die ertragbare Festigkeit des Bauteils mithilfe einiger Faktoren aus Standard-Festigkeitswerten ermittlet. Wozu dienen solche Faktoren? Technologischer Größeneinflussfaktor Kd: Berücksichtigung der Auswirkungen der Wärmebahndlung auf das Bauteil Anisotropiefaktor KAn: Für Bauteile aus Walzstahl sind bei Belastung quer zur Walzrichtung niedrigere Festigkeitswerte anzusetzen. Berücksichtigung durch KAn Temperaturfaktor KT: Für Temperaturen von 100° - 350° arbeitet man mit Temperaturfaktoren
- Welche Beanspruchungsfälle kennen Sie? Einzelbeanspruchung: nur eine Spannungsart vorhanden zusammengesetzte Beanspruchung: Mehrere Spannungsarten sind gleichzeitig vorhanden. Sie werden mithilfe von Vergleichsspannungshypothesen zusammengefasst. Somit wird die mehrachsige Beanspruchung in eine einachsige Vergleichsspannung überführt (z.B. Normalspannungshypothese, Gestaltänderungsenergiehypothese).
- Nennen Sie zwei Dauerfestigkeitsschaubilder. nach Smith: Im Maschinenbau bevorzugte Darstellungsform zum Ablesen von Festigkeitswerten für individuelle Beanspruchungsfälle. Am besten geeignet für die Darstellung der Überlastfälle. nach Haigh: Klarste Darstellungsform zum direkten Ablesen der Ausschlagsfestigkeiten.
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- Nennen Sie drei konstruktive Maßnahmen zur Minderung der Kerbwirkung. Allgemeine Hinweise: Kerben im Kraftfluss möglichst vermeiden Kerben an gering beanspruchte Stellen legen Sanfte Übergänge schaffen, Durchmessersprünge vermeiden Oberfläche glätten Entlastungskerben vorsehen Druckeinenspannungen erzeugen Radius des Absatzes bei Wellenabsätzen so groß wie möglich ausführen Abstandsring zwischen Wellenabsatz und Lager Axiale Hinterdrehung der Wellenabsatzes Günstige Umlenkung der Kraftflusses durch Entlastungskerben Radius im Wellenabsatz festwalzen, um Druckeigenspannungen zu erzeugen Sicherungsringe mit Entlastungskerben rechts und links Querbohrungen
- Welche Spannungen sind die ausschlaggebenden Spannungen, die bei spröden bzw. duktilen Materialien zum Bruch führen? duktil: Schubspannung spröde: Normalspannung