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Fubge (Fach) / alles (Lektion)

alles

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  • Ziele vom festigkeitsoptimierten und bruchsicheren Gestalten -Vermeidung von Schäden durch mechanische Belastung -Optimale Ausnutzung der Festigkeit -Sicherung der Nutzungs und Lebensdauer
  • Nennen Sie die Versagens-und Schädigungsarten Gewaltbruch -Trennbruch -Gleitbruch Ermüdungsbruch -Kurzzeitermüdung -Langzeitermüdung Rissausbildung -instabile Rissausbildung -stabile Rissausbildung
  • Definieren Sie Festigkeitsversagen Die Beanspruchungen/Spannungen im Bauteil erreichen die Festigkeitsgrenze
  • Definieren Sie bruchmechanisches Versagen Beanspruchungen/Spannungsintensitäten an der Rissspitze/Rissfront erreichen Materialgrenze.
  • Wovon hängt es ab, wann Trenn-oder Gleitbruch eintritt? Von der Mehrachsigkeit des Spannungszustandes und der Trenn-und Gleitbruchgrenze des Materials.
  • Wie unterscheiden sich bei sprödem und zähem Material die Trennbruch und Gleitbruchgrenze? Spröde: Eher Trennbruch Zäh: Eher Gleitbruch
  • Wann wird die Normalspannungshypothese verwendet? Bei Berechnung gegen Trennbruch.
  • Wann wird die GEH verwendet? Bei Berechnung gegen Gleitbruch
  • Nennen Sie die Maßnahmen zur Festigkeitsoptimierung Vermeidung von hohen Belastungen und Beanspruchungen -> Überlastschutz, Stoßdämpfung, aktive Federung Wahl einer günstigen Grundstruktur -> Fachwerke und Schalenstrukturen sind ideal Optimaler Kraftfluss -> möglichst keine Kraftflussumleitungen Optimale Formgebung -> spannungsoptimierte Formgebung bei Einzelkomponenten Vermeidung von Rissen -> Auswahl von rissunempfindlichen Werkstoffen Vermeiden oder optimieren von Füge und Verbindungsstellen -> Strangpressprofile, hydrogeformte Bauteile Allgemein gilt: Vermeiden von Druck, Biege-und Torsionsbeanspruchungen!
  • Definiere Kraftfluss Durchleitung der Kräfte durch das Bauteil. Wo die Kraftflusslinien dicht beieinander liegen, treten hohe Spannungen auf.
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  • Maßnahmen zur Vermeidung von Rissen -optimale Formgebung hochbeanspruchter Bauteile -Auswahl rissunempfindlicher Werkstoffe -optimale Oberflächengestaltung und Bearbeitung -Vermeiden von konstruktiven Kerben -Vermeiden von Fügestellen
  • Was sind Kerben? Kerben sind Unstetigkeiten der Geometrie eines Bauteils.
  • Was bewirken Kerben? -Spannungserhöhung/Konzentration -Kraftflussumleitung -Mehrachsiger Spannungszustand -Verminderung der Tragfähigkeit, Dauerfestigkeit, Verformbarkeit
  • Was ist ein Kerbfaktor? -Maximale Kerbspannung wird auf die Nennspannung bezogen -Sinnvoll bei einfachen Bauteilen
  • Nennen Sie die Methoden zur Ermittlung von Kerbspannungsverteilungen und deren Vor-und Nachteile. Elastizitätstheoretische Methoden Vorteil: Man erhält geschlossene, analytische Lösungen für Kerbprobleme Nachteil: Sehr aufwändig, nur für einfache Geometrien und Belastungen möglich Numerische Methoden Vorteil: Man erhält Spannungs-und Verformungswerte für komplexe Bauteile und Strukturen Nachteil: Lösung gilt nur für die vorliegende Geometrie und Belastung Experimentelle Methoden (Spannungsoptik) Vorteil: Sofortiger Überblick über die Spannungsverteilungen, Stellen maximaler Beanspruchung sind sofort sichtbar Nachteil: Modellbildung, erzeugen von realen Belastungssituationen
  • Einflussfaktoren auf Kerbspannungsverteilungen -Kerbform -Kerbanordnung -Belastungsart -grundlegendes Spannungsniveau
  • Vorgehensweise Spannungsoptik -Durchsichtiges Kunststoffmodell wird verwendet -Diese wirken beim auftreten mech. Spannungen doppelbrechend -Dieser Effekt wird bei polarisiertem Licht sichtbar -Proportional zur Höhe der wirkenden Spannungen
  • Was ist bei der Anwendung der FEM zu beachten? -möglichst gute Approximation des Kerbgebietes -feine Netzeinteilung an Stellen, wo große Spannungsgradienten zu erwarten sind -richtige Wahl der statischen und kinematischen Randbedingungen -Ausnutzung von Symmetrien unter Beachtung von Rand und Übergangsbedingungen
  • Maßnahmen zur Vermeidung von Kerbspannungen -Kerben möglichst vermeiden -Kerben an gering beanspruchten Stellen anordnen -Bei Biegung Kerbe möglichst in der neutralen Faser anordnen -Bei Zug Kerben symmetrisch anordnen
  • Wie kann Schwingungsbruch vermieden werden? Begrenzung der maximalen Spannungsamplitude σa
  • Was beschreiben SIF? Spannungsintensitätsfaktoren beschreiben die Intensität der singulären Spannungsfelder an der Rissspitze.
  • Wovon sind SIF abhängig? -äußere Belastung -Risslänge a -Risslage
  • Was ist gefährlicher, Außenriss oder Innenriss und warum? Außenriss, aufgrund des Biegeanteils.
  • Beschreiben Sie kurz das K-Konzept. Instabile Rissausbreitung/Bruch tritt ein, wenn der SIF KI die Risszähigkeit KIc erreicht.
  • Was sind Risse? Risse sind lokale Trennungen des Materials einer Struktur/Bauteil. Sie können bereits vorhanden sein oder im Verlauf der Betriebsbelastung entstehen.
  • Was bewirken Risse? -scharfe Kraftflussumleitung -lokales singuläres Spannungsfeld -Verminderung der Tragfähigkeit, Lebensdauer -Erhöhung der Bruchgefahr -mögl. katastrophale Schäden