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Wodurch können Kerben bedingt sein?
- Konstruktion
- Fertigung
- Werkstoff
- Betrieb
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Nenne einige konstruktionsbedingte Kerben!
- Innere und äußere Querschnittsübergänge
- Absätze
- Freistiche
- Nuten (Sicherungsringe, Passfedern)
- Gewinde
- Scheibenfedern
- Welle-Nabe-Verbindung
- Bohrungen
- Fügestellen
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Nenne einige fertigungsbedingte Kerben!
- Riefen
- Rauhigkeit
- Ausführung von Schweißverbindungen
- Schleifrisse
- Härterisse
- Beschädigung bei der Fertigung
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Welcher Zusammenhang besteht zwischen Rauhtiefe und Kerbwirkung?
höhere Oberflächenqualität => geringere Kerbwirkung
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Nenne werkstoffbedingte Kerben (3)!
- Poren (beim Vergießen)
- Innere Risse oder Trennstellen (beim Schmieden)
- Einschlüsse von Verunreinigungen oder Fremdmaterialien (Größe und Form der Einschlüsse entscheidend)
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Nenne 4 betriebsbedingte Kerben!
- Anrisse durch Überbelastung oder Ermüdung
- Grübchenbildung durch Korrosion und Verschleiß
- Innere Anrisse durch Wälzermüdung
- Korrosionsschaden
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Wie berechnet sich die Nettospannung im Kerbquerschnitt?
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Wie ist die Spannungsformzahl definiert?
 - oder
- αK gibt an, um welchen Faktor die maximale Spannung σmax im Kerbgrund über der Nennspannung im Kerbquerschnitt liegt
- αK ist nur im linear elastischen Bereich definiert
- Es gilt immer αK ≥ 1
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Nenne den Spannungsverlauf der maximalen Kerbspannung für verschiedene Beanspruchungsarten!
Setze die Spannungsformzahlen in Relation!
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Nenne zwei Einflussfaktoren auf die Spannungsformzahl!
- Kerbgeometrie, vor allem Kerbradius r als Einflussfaktor für Spannungsüberhöhung F
- Je tiefer die Kerbe und je kleiner der Kerbradius, desto größer die Spannungsüberhöhung
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Beschreibe den mehrachsigen Spannungszustand im runden Kerbstab!
- Im Kerbgrund führt die Querdehnungsbehinderung zu einem zweiachsigen Spannungszustand
- In der Stabmitte ist σt= σr
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Wie kommt die Radialspannung im gekerbten Rundstab zustande?
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Erkläre das Zustandekommen der Tangentialspannung im gekerbten Rundstab!
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Wie werden die Methoden zur Spannungsformzahlbestimmung unterteilt?
- Numerische Berechnung
- Experimentelle Ermittlung
- Analytische Berechnung
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Nenne 2 Verfahren zur numerischen Berechnung der Spannungsformzahl!
Eigenschaften?
- Methode der finiten Elemente (FEM)
- Randelementmethode (BEM)
- Prinzipiell beliebige Geometrien möglich
- Ergebnis modellabhängig
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Wie funktioniert die FE-Methode?
Diskretisierung des gesamten Werkstücks muss vorgenommen werden, Bestimmung des Spannungsmaximums σmax
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Wie funktioniert die BEM?
Wofür steht BEM?
- Boundary-Element-Methode
- Es muss nur die Kontur diskretisiert werden
- Lässt sich besonders effektiv einsetzen, wenn bei Problemstellungen nur der Spannungszustand an der Oberfläche und nicht im Bauteilinneren interessiert
- => sehr gut geeignet für die Formzahlberechnung
- Sehr vorteilhaft in Bezug auf Konvergenz und Rechenzeit
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Nenne 2 Methoden zur experimentellen Bestimmung der Spannungsformzahl!
Wodurch begrenzt?
- Applikation von DMS
- Spannungsoptik
- Begrenzt durch Versuchsaufbau und Zugänglichkeit
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Nenne eine Möglichkeit zur analytischen Bestimmung der Spannungsformzahl!
Differentialgleichung der Kontinuumsmechanik lösen gelingt meist nur für einfache Randbedingungen, z.B.elliptisches Loch in ebener Platte
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Ordne zu!
r,t,h,H
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Welcher Fall wird hier dargestellt?
Welche Annahme?
Warum sieht es so aus?
- Kerbzugversuch bei elastisch, idealplastischem Verhalten
- Keine Kerbverfestigung
- Spannungsabbau durch Verlagerung der Spannung in weniger beanspruchte Gebiete durch Fließen
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Was ist hier dargestellt?
Erkläre die Werte!
Eine Bauteilfließkurve gibt die örtliche Dehnung in Abhängigkeit der äußeren Last oder der Nennspannung an.
- FF: Kraft, bei der Fleißen im Kerbgrund beginnt
- FPl: Kraft für vollständiges, plastisches Fließen
- εPl : Örtlich plastische Dehnung
- εe: Örtlich elastische Dehnung
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Was ist der Ansatz nach Neuber?
- Näherungslösung zur Bestimmung der Bauteilfließkurve
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Wie wirkt sich eine Kerbe auf einen zähen Werkstoff aus?
- Stützende Wirkung aufgrund der Querdehnungsbehinderung
- Verformungsfähigkeit im Kerbquerschnitt reduziert
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Wie wirkt sich eine Kerbe auf einen spröden Werkstoff aus?
- Zugfestigkeit aufgrund der Spannungsüberhöhung im kerbgrund wesentlich schneller erreicht
- Keine Plastifizierung zum Spannungsabbau
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Wie funktioniert eine Festigkeitsbewertung?
Wie lautet das Versagenskriterium?
- Versagenskriterium: Beanspruchung ≥ Beanspruchbarkeit
- ε(örtliche Dehnung) ≥ εgrenz
- Örtl. Beanspruchung:
- Bestimmung aus: Versuch, FE-Berechnung, Näherungsformeln
Werkstoffabhängiger Grenzwert aus Versuchen: Versuch an ungekerbter Probe
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Wie verhalten sich folgende Bauteile?
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