Bauteilbemessung Flashcards
Definition: Festigkeitsnachweis
Rechnerischer Nachweis, dass die erwarteten Bauteil-Beanspruchungen (Spannungen 𝜎) unter Last in allen Bauteilbereichen kleiner sind als die Beanspruchbarkeit (Materialfestigkeit 𝑅 oder 𝜎zul)
Definition: Bruchbedingung (F)
Für den Festigkeitsnachweis wird eine dimensionslose Bruchbedingung 𝐹 definiert, die hinsichtlich Materialfestigkeit ertragbare und nicht ertragbaren Zustände unterscheidet
ertragbare Spannungszustände liefern 𝐹 < 1,
nicht ertragbare Spannungszustände liefern 𝐹 > 1 (Bruch)
Reservefaktor und Materialanstrengung
Reservefaktor 𝑓res:
𝐹 (𝑓res ⋅ 𝜎, 𝑅) = 1
Anstrengung 𝑟eff :
𝑟eff =1/𝑓res
Der Wert der Bruchfunktion 𝐹 ist nicht automatisch identisch mit 𝑟eff !
Unterscheidung zwischen Werkstoff- und Bemessungskennwerten
Werkstoffprüfungen liefern den Werkstoffkennwert 𝜎WS, z.B. Streckspannung 𝜎y
Der Bemessungskennwert 𝜎zul leitet sich daraus ab
niemals direkt gegenüber Werkstoffkennwert bemessen!
Bestimmung des Bemessungskennwertes 𝜎zul über:
𝜎zul = 𝐴 ⋅ 1/𝑆 ⋅ 𝜎WS
S: Sicherheitsfaktor
A: Abminderungsfaktoren
Beanspruchungsarten
Statisch, kurzzeitig („Standard“)
Statisch, langzeitig (Kriechen)
Stoßartig (Impact, Crash)
Schwingend (Ermüdung)
Werkstoff-Kennwertermittlung bei statischer, kurzzeitiger Belastung
Zugfestigkeit, E-Modul, …
Werkstoff-Kennwertermittlung bei statischer, langzeitiger Belastung
Zeitstandfestigkeit, kritische
Grenzdehnung, …
Werkstoff-Kennwertermittlung bei stoßartiger Belastung
Ratenabhängigkeit,
Formänderungsenergiedichte, Arbeitsaufnahme, …
Werkstoff-Kennwertermittlung bei schwingender Belastung
Lastspielzahl je
Spannungsausschlag
(Wöhlerkurve), …
Werkstoffkennwerte aus Zugversuch
Zugmodul/E-Modul
Streckspannung (erste Maximum der Spannung)
Streckdehnung (Dehnung bei Streckspannung)
Zugfestigkeit (Globale Maximum der Spannung)
Dehnung bei Höchstkraft (epsilon,m)
Spannung bei x % plastischer oder Gesamt-Dehnung
Gesamt-Dehnung bei x % plastischer Dehnung
Bruchdehnung
Definition: Abminderungsfaktor
vereinfachtes Hilfsmittel zur Abschätzung der Veränderung von Werkstoffkennwerten bei erwartbaren Abweichungen der Einsatzbedingungen gegenüber Prüfbedingungen
nur anwendbar, wenn keine gravierenden Eigenschafts-veränderungen und nur geringe Schadensfolgen im Versagensfall zu erwarten sind.
andernfalls müssen Materialprüfungen unter den erwarteten Bedingungen durchgeführt werden
Beispiel für Temperatur-Abminderungsfaktor:
- eingesetztes Material: Polyamid 6 (amorph)
- Beanspruchung: einmalig kurzzeitig, statisch
- Einsatz bei 80°C
- vorhandener Kennwert aus Zugversuch an teilkristallinem PA6 bei 23°C: 𝜎m = 140 MPa
Definition: Sicherheitsfaktor
dienen als Reserve für Unwägbarkeiten seitens
Beanspruchung (Lasten, vereinfachende Modellannahmen, …) und
Beanspruchbarkeit
(Werkstoffkennwerte, Eigenspannungen, Größeneinflüsse)
