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Werkstoffkunde > Mechanische Eigenschaften > Flashcards

Mechanische Eigenschaften Flashcards

1
Q

Was ist mechanische Spannung?

A

Kraft pro Fläche

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2
Q

Wie ist die Nennspannung definiert?

A

Kraft bezogen auf die ursprüngliche Fläche

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3
Q

Was ist die wahre Spannung?

A

Kraft bezogen auf die tatsächliche (veränderte) Querschnittsfläche

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4
Q

Wie ist die elastische Längsdehnung definiert?

A

Längenänderung bezogen auf die Ausgangslänge

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5
Q

Wie ist die elastische Querdehnung definiert?

A

Durchmesseränderung bezogen auf den Ausgangsdurchmesser

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6
Q

Wie ist die elastische Scherung definiert?

A

Verschiebung bezogen auf die Dicke (ist tan des Scherwinkels)

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7
Q

Was ist das Elastizitätsmodul E? Konstant wenn Hooksches Gesetz gilt

A

Spannung pro Dehnung (Steigung der Geraden) (R = U/I, Modul ist Widerstand)

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8
Q

Was ist das Schubmodul G?

A

Schubspannung pro Scherung (R = U/I, Modul ist Widerstand)

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9
Q

Wie erfolgt plastische Verformung auf kristalliner Ebene in Metallen?

A

Wandern von Versetzungen (primär)

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10
Q

Was passiert mit Volumen und Gitterbaufehern während plastischer Verformung?

A

V = konst.

Gitterbaufehler werden erzeugt, umgeordnet und wechselwirken miteinander

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11
Q

Was ist die Streckgrenze R_es?

A

Der Beginn der plastischen Verformung (Knick im Spannungs-Dehnungs-Diagramm)

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12
Q

Welche Energie steckt in einer Verformung (einfache Formel)

A

Spannung integriert über die Dehnung

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13
Q

Warum verfestigen sich duktile Werkstoffe bei plastischer Verformung?

A
  • Versetzungsdichte steigt an
  • verankerte Versetzungen lösen sich
  • Wechselwirkung von Versetzungen
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14
Q

Wird ein Einkristall einachsig beansprucht, ist die Gleitebene und die Gleitrichtung irgendwie schief. Schmidfaktor und dessen Kehrwert Orientierungsfaktor geben Aushilfe. Wie?

A

Winkel von Zugachse zu Ebenennormalen und Gleitrichtung. Beides cos. Beide cos multipliziert ergeben Schmidfaktor m. Orientierungsfaktor M = 1/m

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15
Q

Plastische Verformung bei Normalbelastung tritt ab einer gewissenen SCHUBspannung auf. Was ist dafür der “günstigste” Orientierungsfaktor?

A

2, beide Winkel 45°. Ist einer der Winkel 0° oder 90°, ist keine plastische Verformung möglich (Bruch)

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16
Q

Wie hoch ist die kritische Schubspannung ab der plastische Verformung möglich ist?

A

1/100 - 1/10.000 Schubmodul

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17
Q

Die plastische Verformbarkeit benötigt viele Gleitsysteme. Welche Kristallanordnungen sind dafür günstig?

A

kfz/krz: 12 Gleitsysteme

hdp: 3 Gleitsysteme

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18
Q

Der Verfestigungsprozess passiert in 3 Stufen der Verformung. Welche?

A

Einfachgleiten, Mehrfachgleiten, dynamsiche Erholung

19
Q

Was begünstigt Verfestigung und was verringert sie?

A

+ hohe Verformungsgeschwindigkeiten

- hohe Temperaturen

20
Q

Warum kann man die Einfachgleitung meistens vernachlässigen?

A

Weil bei Polykristallen immer Mehrfachgleitung auftritt und es kaum Monokristalle gibt

21
Q

Wie hängt die Korngröße mit dem Widerstand gegen plastische Verformung zusammen?

A

Je kleiner, desto höher die Streckgrenze (Hall-Patch-Beziehung)

22
Q

Wie heißt die Streckgrenze, die ein perfektes Kristall hätte?

A

Peierls-Spannung

23
Q

Ausgehend von der Peierls-Spannung gibt es 6 Verfestigungsmechanismen, die die Streckgrenze erhöhen. Welche?

A

Mischkristall-, Versetzungs-, Korngrenzen-, Teilchen-, Textur und Anisotropie-Verfestigung

24
Q

Warum sind Mischkristalle fester als reine Kristalle, vor allem solche mit Einlagerungsatomen?

A

Ändern lokal das Schubmodul und damit die Energie der Versetzung (halten Versetzungen auf)

25
Q

Teilchenverfestigung: Eine Verfestigung läuft auf ein Teilchen zu. Was muss sie tun um weiterzukommen?

A

schneiden (kohärente Teilchen) oder umgehen (inkohärente Teilchen), ab einer gewissen Teilchengröße wird es zerschnitten

26
Q

Was ist viskoelastische Verformung?

A

zeitabhängige reversible Dehnung. Dehnung nimmt bei konstanter Belastung immer weiter zu, geht aber ohne Last auch wieder zurück

27
Q

Was ist anelastische Verformung?

A

reversible Dehnung mit Hysterese (zeitunabhängig), bei der Energie verloren geht

28
Q

Was ist viskose Verformung?

A

z.B. Kriechen von Turbinen oder Kirchenfenster, die unten dicker werden. Bleibene Verformung mit der Zeit

29
Q

Was sind energie-elastische und entropie-elastische Werkstoffe?

A

energie: kristallin, elastische Dehnung, E groß (Metalle)
entropie: amorph, viskoelastisch, E klein (Plastik)

30
Q

Sind theoretisch kfz oder krz-Metalle stabiler?

A

kfz, etwa 3-5x höhere Spannung bei Trennbruch

31
Q

Warum sind Werkstoffe 1000-10000 mal weniger stabil als Idealkristalle?

A

Risse und Versetzungen :(

32
Q

Was unterscheidet den Sprödbruch vom Verformungsbruch?

A

spröde: senkrecht zur Belastung, energiearm

verformt: Abgleiten von dicht gepackten Ebenen, energiereich

33
Q

Welche 4 Bruchformen gibt es und woraus resultieren sie?

A

spröde (billiger Baustahl), scherbruch (duktil), Einschnürbruch (monokristall), Teller-Tasse (Vielkristall)

34
Q

Wodurch brechen Bauteile schneller?

A

schnelle Verformung (auf Ast springen), tiefe Temepraturen, Kerben, mehrachsige Belastung, geringe Duktilität, kovalente oder ionische Bindungen

35
Q

Wann breiten sich Risse aus?

A

Wenn die gespeicherte Energie der Verzerrungen größer ist als die Oberflächenenergie der Rissflanken, die sich bilden würden

36
Q

Wie sieht die Kriechkurve aus und wann muss das Bauteil gewechselt werden?

A

Dehnung steigt mit der Zeit steil (Verfestigung), flach, wird wieder steil. Wenn sie wieder steiler wird, muss das Bauteil gewchselt werden

37
Q

Was macht kriechbeständige Werkstoffe aus?

A

hohe Schmelztemperatur, geringe Diffusion (kfz), geringe Stapelfehlerenergie, große Körne, Korngrenzen parallel zur Beanspruchung oder gleich Einkristall

38
Q

In welchen 3 Schritten läuft die Ermüdung ab?

A
  1. anrissfreies Stadium: Versetzungen wechselwirken
  2. Rissbildung
  3. Risswachstum
39
Q

Was ist der Unterschied zwischen Low und High Cycle Fatigue?

A

Low Cycle ist oberhalb der Streckgrenze und geht deshalb schneller kaputt

40
Q

In welchen 3 Schritten läuft die Ermüdung ab?

A

Anrissfreies Stadium (Ver- und Entfestigung), Rissbildung, Risswachstum

41
Q

Was besagt die Regel von Manson hinsichtlich der zyklischen Verfestigung?

A

Ist die mittlere Belastung 1,2-1,4 mal geringer als die Rp0,2, kommt es zur Verfestigung, andernfalls zur Entfestigung

42
Q

Wie sieht ein Schwingungsbruch aus?

A

Glatte Ermüdungsbruchfläche (stabiler Riss) und rauhe Gewaltbruchfläche (instabiler Riss)

43
Q

Was sagt die Hall-Patch-Beziehung?

A

Die Streckgrenze steigt mit dem Korngrenzenwiderstand und der Verkleinerung der Körner

Werkstoffkunde (13 decks)

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