WSK kerben.txt

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Author:
Anonymous
ID:
28921
Filename:
WSK kerben.txt
Updated:
2010-08-04 05:13:57
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WSK
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WSK
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  1. Was sind Kerben?
    Störstellen im Kraftfluss (Störung des Kraftlinienfeldes verursacht durch Änderung der inneren und äußeren Bauteilkontur)
  2. Was gibt es für (typische) Kerben (3)?
    • Konstruktionsbedingt
    • Werkstoffbedingt
    • Betriebsbedingt
  3. Was sind Konstruktionsbedingte Kerben?
    • Innere- und äußere Querschnittsübergänge
    • Absätze
    • Freistiche
    • Nuten
    • Gewinde
    • Passfedern...
  4. Was sind Werkstoffbedingte Kerben?
    • Poren und Lunker
    • Risse und Trennstellen (z.B. vom Schmieden, Wärmebehandlung)
    • Einschlüsse von Verunreinigungen/ Fremdmaterialien
    • Riefen, Rauheit, Schweißverbindungen...
  5. Was sind Betriebsbedingte Kerben?
    • Anrisse bei Überlast
    • Grübchenbildung durch Korrosion und Verschleiß
    • äußere und innere Anrisse durch Ermüdung
  6. Welche Phänomene treten im Kerbgrund auf?
    • Spannungüberhöhung
    • Ausbildung eines mehrachsigen Spannungszustandes
  7. Welche Nennspannung tritt im Kerbgrund auf?
    • reduzierter Querschnitt durch Kerbe
  8. Warum tritt eine Spannungsüberhöhung im Kerbgrund auf?
    Zusammendrängung der Spannungslinien im Bereich der Kerbe
  9. Warum nimmt bei einer gekerbten Probe die Spannung zum Innern ab?
    • Resultierende Schnittkraft mit äußerer Kraft im Gleichgewicht
    • Da Spannungsüberhöhung im Kerbgrund => Absinken der Spannung nach Innen
    • Resultierende Spannung in gekerbter Probe = Spannung in Probe mit Ak
  10. Wie verlaufen die Kraftlinen in ungekerbten Proben (Bild)?Wann erfolgt der Bruch?
    • einachsial => Bruch bei Erreichen Zugfestigkeit
  11. Was für ein Spannungszustand bildet eine gekerbte Probe aus (Bild)?
    • mehrachsiger Spannungzustand
  12. Warum mehrachsiger Spannungszustand?
    • Behinderung der Querdehnung
    • Außenseiten versuchen sich nach Außen zu biegen, restlicher Flachstab verhindert dies => radiale Spannungen
    • Wird an einem tortenförmigen, herausgeschnitten Stück gezogen biegt sich das Teil und !!!beult den Zugstab aus!!! => Kein Platz im Zugstab => tangentiale Spannungen
  13. Wie kommt die Radialspannung zustande (Bild)?
  14. Wie kommt die Tangentialspannung zustande (Bild)?
  15. Wie sind die Spannungsverhältnisse an der Oberfläche und im Inneren eines gekerbten Stabes?
    • An der Oberfläche 2-achsig, da sigmaradial=0
    • Im Inneren 3-achsig
    • Radialspannung im Mittelpunkt gleich Tangentialspannung
  16. Was ist die Formzahl?
    • Kt bzw. alphak gibt die Spannungsüberhöhung im Kerbgrund gegenüber der Nennspannung im Kerbquerschnitt an
    • Dimensionslos und auf linear-elastischen Bereich beschränkt
    • Abhängig von Kerbgeometrie (Kerbschärfe, -tiefe, -radius) und Belastungsart (Zug, Biegung, Torsion, bei Zug am höchsten)
    • Werkstoffunabhängig
    • >1
  17. Wie berechnet sich die Formzahl?
  18. Ordne die Formzahl in Abhängigkeit der Beanspruchungsart ihrer Größe nach!
    Torsion<Biegung<Zug

  19. Was ist die statische Stützziffer?
    • Beschreibt ertragbare Last über den Fließbeginn hinaus
    • Hierzu lässt man eine geringe örtliche plastische Dehnung epsilonpl im Kerbgrund zu
    • Werkstoff muss zäh sein
    • Ertragbare Last nicht mehr FF sonder Fpl
  20. Wie wirkt sich eine Kerbe bei verschiedenen Werkstoffen auf die Zugfestigkeit aus?
    • Zäh: Rmk > Rm
    • Spröde: Rmk < Rm
  21. Warum erhöht sich bei zähen, gekerbten Werkstoffen die Zugfestigkeit?
    plastisches Fließen im Kerbgrund => örtliche Kaltverfestigung und Umlagerung der Spannungen in weniger belastete Gebiete => örtlich höhere Zugfestigkeit => zusätzliche Kraft um kompletten Querschnitt zu plastifizieren
  22. Warum sinkt bei einem gekerbten spröden Werkstoff die Zugfestigkeit?
    • Kein Abbau der Spannungsspitzen im Kerbgrund möglich (plastische Verformung notwendig)
    • Wegen Spannungsspitze örtliches Erreichen der Zugfestigkeit => Bruch
  23. Wie sieht das Spannungs-Dehnungs-Schaubild bei zähen, spröden, gekerbten, ungekerbten Werkstoffen aus?
  24. Was ist das Kerbzugfestigkeitsverhältnis?
  25. Wie wird die Formzahl ermittelt?
    • Bestimmung von Maximalspannung im Kerbgrund mit DMS
    • Spannungsoptik (Beleuchtung mit polarisiertem Licht, geringer Probendurchmesser)
    • Analytische Berechnung (Differentialgleichung der Kontinuumsmechanik lösen, schwer)
    • Numerische Berechnung (FEM)
    • Randelementmethode, Boundary Element Method (Nur Kontur diskretisiert, nur Oberflächenspannungen, gut und günstig)
    • Nomogramm (Erfahrungswerte über Diagramm abgetragen)
  26. Wie sieht ein Nomogramm aus?
  27. Was bedeuten die Werte im Nomogramm (also r,t,h,H)?

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