Kapitel 1&2

Question 1

Definiere (linear-) elastisches Verhalten

Answer 1

Verformung nennt man elastisch, wenn nach einer Belastung mit der Spannung o bei vollständiger Entlastung die Dehnung e wieder auf Null zurück geht.

Folgt der Verlauf von o und e dabei einer Gerade, sind also Spannung und Verformung proportional, spricht man von linearelastischem Verhalten

Question 2

Definiere E- und G-Modul

Answer 2

E-Modul: Steigung der Tangente im Nullpunkt des Spannungs-Dehnungs-Diagramm.
Der E-Modul hängt vom Abstand der Atome im Kristallgitter ab, daher ist er nicht konstant, sondern von der kristallgraphische Richtung abhängig. Auf der Raumdiagonale im krz-Gitter ist der E-Modul beispielsweise am größten, da hier die geringsten Abstände vorliegen.

G-Modul: Steigung der Ursprungstangenten im Schubspannungs-Scherungs-Diagramm

Question 3

Wie viele Einzelkristalle enthalten typischerweise technische Realmetalle?

Answer 3

Technische Realmetalle enthalten etwa 10^7 Einzelkristalle pro cm^3

Question 4

Warum stimmen die aus Einzelkristalldaten errechneten E-Module oft nicht mit gemessenen Vielkristall-E-Modulen überein?

Answer 4

Weil herstellungsbedingt die Kristalle in Vorzugsrichtung ausgerichtet sein können. Man nennt die Werkstoffe dann texturiert.

Question 5

Definiere Texuriert

Answer 5

Man nennt einen Werkstoff texuriert, wenn seine Kristalle herstellungsbedingt in Vorzugsrichtung ausgerichtet sind.

In diesem Fall weicht der gemessene E-Modul häufog von dem am Einzelkristall berechneten E-Modul ab.

Abweichungen von +10%, -10% sind normal.

Question 6

Definiere Querkontraktionszahl

Answer 6

DieQuerkontraktionszahl beschreibt das Verhältnis aus Querdehnung und Längsdehnung: ɛ_q= -v*ɛ

-> Sie liegt typischerweise bei etwa 0,3

Question 7

Formel für Volumenänderung bei einseitigem/hydrostatischem Druck

Answer 7

Einseitiger Druck:

∆V/V_0 = ɛ(1-2v)

hydrostatischer Druck:

∆V/V_0 = 3ɛ(1-2*v)

Question 8

Formel für Kompressionsmodul

Answer 8

K = σ/(3ɛ(1-2*v))

= E/(3(1-2v))

Question 9

Formeln für Normal- und Schubspannung

Answer 9

σ = E*ɛ

tau = G* y

Question 10

Formel für Gleitmodul

Answer 10

G=E/(2(1+v))

Question 11

zeitabhängige Unterschreitung von Prüfverfahren

Answer 11

1. ruhende Belastung
2. langsame, konstant steigende Belastung (Quasistatisch)
   
   • > Anfangsphase im Zugversuch
3. sehr schnell steigende Belastung
   
   • > Stoß oder Schlagbeanspruchung
4. Periodisch wechselnde Belastung
   
   • > Untersuchung von Ermüdungserscheinungen

Question 12

Wie wird aus einem Kraft-Verlängerungs-Diagramm ein Spannung-Dehnungs-Diagramm?

Answer 12

Umrechnung der Last in dei Nennspannung

σ = F/ S_0

S_0= Anfangsquerschnitt

Umrechnung der Verlängerung in die Dehnung (Nenndehnung)

ɛ= ∆L/L_0 *100%

Question 13

Zugversuch: Durchführung und Norm

Answer 13

Beim Zugversuch werden schlanke Materialproben unter langsam ansteigender Beanspruchung bis zum Bruch belastet.

• > Probenquerschnitt kreisförmig, quadratisch, rechteckig oder ringförmig
• > Anfangsmesslänge muss größer als 20mm sein

Der Zugversuch ist nach DIN EN 10002 und ISO 6892 genormt

-> Der Zugversuch ist die wichtigste Methode zur Beurteilung mechanischer Eigenschaften

Question 14

Wie verhalten sich Atome des Kristallgitters im unbelasteten/belasteten Zustand?

Answer 14

Im unbelasteten Zustand schwingen die Atome des Kristallgitters um eine Gleichgewichtslage, (die sich aus dem Gleichgewicht der abstoßenden und anziehenden Kräfte zwischen den benachbarten Atomen ergibt.)

Im belasteten Zustand (Verformung) rücken viele Atome aus der Gleichgewichtslage. (Dieser erzwungenen Verzerrung des Kristallgitters setzten die Atome Wiederstände entgegen, die den äußeren Belastungen das Gleichgewicht halten.)

Question 15

Probenbezeichnungen:

a,b,d,L0,Lt,Lu,S0,Su

Answer 15

Dicke einer Flachprobe, Breite, Probendurchmesser einer Rundprobe, Anfangsmesslänge, Versuchslänge, Gesamtlänge, Messlänge nach dem Bruch, Anfangsquerschnitt, Kleinster Probenquerschnitt nach dem Bruch

Question 16

Definiere proportionale probe

Answer 16

Eine proportionale Probe hat ein festes Verhältnis von Anfangsmesslänge zu Anfangsquerschnitt: L_0=k*(S_0)^0,5

üblicherweise ist k=5,65

Bei zu kleinem Querschnitt darf k=11,3 oder eine nicht proportionale Probe gewählt werden.

Question 17

Welche Verrundung sollen Rundproben und Flachproben haben. Wieso sollte man diese Norm befolgen?

Answer 17

Nach DIN 50125 müssen Rundproben eine Verrundung von mind. R=4mm haben und Föachproben R>=35mm

Wenn man dies nichz befolgt, ist der Übergang von elastischer zu plastischer Verformung nicht reproduzierbar.

Question 18

Definiere Streckgrenze(obere, untere)

Answer 18

Wenn der metallische Werkstoff eine Streckgrenze aufweist, erfolgt zu einem bestimmten Zeitpunkt im Verlaufsablauf eine plastische Verformung ohne Zunahme der Kraft.

obere Streckgrenze ReH:
Spannung, bei der der erste deutliche Kraftabfall auftritt

untere Streckgrenze ReL:

die kleinste Spannung im Fließbereich (ohne Einschwingerscheinung)

Grundlage zur Berrechnung der zulässigen Spannung und Sicherheit eines statischen Bauteils

Question 19

Definiere Lüdersdehnung

Answer 19

Sie bezeichnet den Bereich des Fließens bei näherungsweise konstanter Spannung.

-> Innerhalb dieses Bereichs nimmt die Spannung keinen definierten Wert an, sondern schwankt um einen bestimmten Wert.

Question 20

Definiere Dehngrenze

Answer 20

Die Dehngrenze ist die Spannung Rp bei nicht proportionaler Dehnung bzw. die Spannung Rt ei gesamter Dehnung.

-> Dies wird verwendet, da bei vielen metallischen Werkstoffen bei Raumtemperatur keine ausgeprägte Streckgrenze besitzen und einen stetigen Übergang zur plastischen Dehnung haben.

Question 21

Definiere Zugfestigkeit

Answer 21

Die Zugfestigkeit ist der Wert der maximalen Spannung bzw. der Punkt der größten Zugkraft Rm=Fm/S0

Question 22

Wie wird die Bruchdehnung berechnet und woraus setzt sie sich zusammen?

Answer 22

A= (L_u-L_0)/L_0 *100%

Dabei ist L_0=5,65*(S_0)^0,5
A_11,3 gilt für das Verhltnis k=11,3

Die Bruchdehnung setzt sich aus der Gleichmaßdehnung und der Einschnürdehnung zusammen.
Dabei ist die Gleichmaßdehnung im Gegensatz zur Einschnürdehnung unabhängig von L_0

A_g=Gleichmaßdehnung

Bruchdehnung ist eine Qualitative Größe zur Beurteilung der Sicherheit gegen spontanes Versagen durch Bruch

Question 23

Definiere Bruchdehnung

Answer 23

Die Bruchdhnung A ist die bleibende Dehnung nach dem Bruch angegeben in Prozent.

-> Sie setzt sich zsm aus der Gleichmaßdehnung und der Einschnürdehnung

Question 24

Formel für Brucheinschnürung

Answer 24

Z_0=(S_0-S_u)/S_0 *100%

Z ist die prozentuale Querschnittsverminderung

Question 25

Typische E-Module

Answer 25

Stahl E=210 kN/mm²
Gusseisen E=105kN/mm²
Aluminium E=70kN/mm²

Question 26

Welche Metalle gehören zu denen mit krz bzw kfz Kristallgitter?

Answer 26

krz: die meisten Stähle
kfz: Aluminium- und Kupferwerkstoffe

Question 27

Welche Größen haben EInfluss auf dei Ergebnisse des Zugversuches?

Answer 27

Die Gruppe des Metalls (kfz oder krz)

Temperatur(mit steigender Temperatur wird die ausgeprägte Strekgrenze mehr und mehr unterdrückt)

die Dehngeschwindigkeit (bei unlegiertem Stahl und bei vielen anderen Metallen findet man bei der Steigerung der Dehngeschwindigekti eine Zunahme von Zugfestigkeit und Streckgrenze bzw. Dehngrenze

Question 28

Welche Größen beschreiben quaitativ das Zähigkeitsmaß

Answer 28

Bruchdehnung A und Brucheinschnürung Z