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Wie unterteilt man die Sicherheitsnachweise?
- Nach Versagensart in Stabilitätsnachweise, Festigkeitsnachweise und Verformungsnachweise
- Die Festigkeitsnachweise unterteilen sich weiter in den konventionellen Festigketisnachweis (beim rissfreien Bauteil) und den bruchmechanischen Festigkeitsnachweis (beim rissbehaftetem Bauteil)
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Was ist der Stabilitätsnachweis?
gewährleistet, dass kein Beulen oder Knicken auftritt
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Was ist der Verformungsnachweis?
gewährleistet, dass vorgegebene maximale Verformungen nicht auftreten
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Was besagt der Festigkeitsnachweis?
- gewährleistet Ertragbarkeit mechanischer und/oder thermischer Belastung des Bauteils
- Unterteilung in konventionellen und bruchmechanischen Festigkeitsnachweis (kein Riss oder Riss)
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Wie lautet die Sicherheitsbedingung?
Beanspruchung < Beanspruchbarkeit
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Wann tritt Versagen ein?
Beanspruchung = Beanspruchbarkeit
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Was ist die Sicherheit?
Differenz aus Beanspruchbarkeit und Beanspruchung
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Was ist die zulässige Beanspruchung?
Bzul=Bkrit/S
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Wodurch können Unsicherheiten und Streuungen bei der Beanspruchung entstehen?
- Eigenspannungen
- Fehlfunktionen
- Toleranzen
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Wodurch können Unsicherheiten und Streuungen bei der Beanspruchbarkeit entstehen?
- Korrosion
- Verschleiß
- Rauheit
- unentdeckte Fehler
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Gegenüber welcher krit. Werte sind Definitionen der Sicherheit notwendig?
- Spannung
- Dehnung
- Schwingspielzahl
- Spannungsamplitude
- Rissgröße
- Rissausbreitungsgeschwindigkeit
- Spannungsintensitätsfaktor
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Zwischen welchen Auswertungstypen wird bei einem Sicherheitsnachweis unterschieden?
- Deterministische Analyse mit streuenden bzw. ungenauen Eingabegrößen
- Statistische Analyse auf der Basis zulässiger Versagenswahrscheinlichkeiten
- Alternativ Zulässigkeitsbewertung auf der Basis von:
- Sicherheitsfaktoren
- Schadensbewertung (Sicherheitsklasse des Bauteils)
- Kosten durch Verschärfung des Zulässigkeitskriteriums
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Wie läuft eine Deterministische Analyse mit streuenden bzw. ungenauen Eingabegrößen ab?
- Sicherheitsfaktoren für genau festgelegte (deterministische) Eingabedaten bestimmt
- Abschätzung der Ungenauigkeit der Eingabedaten
- Sensitivitätsanalyse – Variation des Ergebnisses infolge der Variationeinzelner Eingabedaten
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Wie läuft eine statistische Analyse auf der Basis zulässiger Versagenswahrscheinlichkeiten ab?
Bestimmung eines Gesamtsicherheitsfaktors unter Verwendung partieller Sicherheitsfaktoren für einzelne Eingabegrößen
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Welche Sicherheitsphilosophien gibt es?
- infinite life design
- safe life design
- fail safe design
- damage tolerant design
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Erkläre das infinite life design!
dauerfeste Auslegung (unbegrenzte Lebensdauer)
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Erkläre das safe life design!
lebensdauersichere Auslegung (begrenzte Lebensdauer)
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Erkläre das fail safe design!
versagenssichere Auslegung (im Versagensfall Kraftumlagerung auf andere Teile bis durch Inspektion der Defekt festgestellt und behoben werden kann)
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Erkläre das damage tolerant design!
- schadenstolerante Auslegung
- (Ermittlung von Inspektionsintervallen durch Rissfortschrittsrechnungen)
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Welches Versagenskriterium, welcher Werkstoffkennwert ist relevant und welches Prinzip zur Ermittlung des Sicherheitskennwertes wird bei einem spröden Werkstoff unter statischer Belastung gewählt?
- Versagenskriterium: Bruch
- Werkstoffkennwert: Rm
- Anwendung: Hauptnormalspannungshypothese
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Welches Versagenskriterium, welcher Werkstoffkennwert ist relevant und
welches Prinzip zur Ermittlung des Sicherheitskennwertes wird bei einem zähen Werkstoff unter statischer Belastung verwendet?
Unterteile in drei Versagensbedingungen!
- Versagenskriterium 1: Fließbeginn
- Werkstoffkennwert 1: RP0,2, Re
- Anwendung 1: Schubspannungshypothese, Gestaltänderungsenergiehypothese
- Versagenskriterium 2: begrenzte plast. Verformung
- Werkstoffkennwert 2: -
- Anwendung 2: plastische Stützziffer
- Versagenskriterium 3: plastischer Kollaps
- Werkstoffkennwert 3: -
- Anwendung 3: plastische Kollapsspannung
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Welches Versagenskriterium, welcher Werkstoffkennwert ist relevant und
welches Prinzip zur Ermittlung des Sicherheitskennwertes wird bei einem zyklisch beanspruchtem Bauteil verwendet?
2 Versagenskriterien, 2 Werkstoffkennwerte und 2 Anwendungen!
- Versagenskriterium 1: Dauerfestigkeit
- Werkstoffkennwert 1: ΔσD
- Versagenskriterium 2: Zeitfestigkeit
- Werkstoffkennwert 2: Δσ(N)-Kurven
- Anwendung 2: Schadensakkumulationshypothesen
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Welcher Sicherheitsnachweis ist bei einem spröden Werkstoff gegenüber Bruch zu erbringen?
Nenne Zul. Spannung und Vergleichspannung!
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Welcher Sicherheitsnachweis ist bei einem zähen Werkstoff gegenüber Fließbeginn zu erbringen?
Nenne Zul. Spannung und Vergleichspannung!
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Welcher Sicherheitsnachweis ist bei einem zähen Werkstoff gegenüber plastischer Verformung zu erbringen?
Nenne Zul. Spannung und Vergleichspannung!
 - npl=plastische Stützziffer
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Welcher Sicherheitsnachweis ist bei einem zähen Werkstoff gegenüber plastische Kollaps zu erbringen?
Nenne Zul. Spannung und Vergleichspannung!
- σvpl-Kollapsspannung
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In welcher Relation sollten SB und SF immer stehen und warurm?
- SB>SF
- zu berücksichtigende Sekundärspannungen oft nur ungenau erfassbar
- Spannungsspitzen bei sprödem Verhalten nicht abgebaut
- der Bruch spontan erfolgt
- => dadurch größere Folgeschäden als beim Fließbeginn
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Welche Festigkeitsnachweise beeinhaltet die FKM-Richtlinie?
- Statischer Festigkeitsnachweis mit Nennspannungen
- Ermüdungsfestigkeitsnachweis mit Nennspannungen
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Was ist der statische Festigkeitsnachweis mit Nennspannungen?
Mit welchen Festigkeitswerten wird der Nachweis geführt?
- Angabe von Sicherheitsfaktoren bei Vorraussetzung von Festigkeitswerten
- Überlebenswahrscheinlichkeit 97,5%
- SB → gilt gegenüber Rm ( Zugfestigkeit) oder Rm,ϑ (Warmfestigkeit)
- SF → gilt gegenüber Re/p0,2 (Fließgrenze) oder Rp, ϑ (Warmdehngrenze)
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Wie errechnet sich der Gesamtsicherheitsfaktor beim statischen Festigkeitsnachweis mit Nennspannungen?
- KTB, KTF: Temperaturfaktoren
- KTB = KTF =1 bei normaler Temperatur (≈ -40°C .... 100°C)
- KTB =KTF < 1 bei höheren Temperaturen
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Nenne den Sicherheitsnachweis bei zyklischer Beanspruchung gegenüber Dauerfestigkeit!
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Nenne den Sicherheitsnachweis bei zyklischer Beanspruchung gegenüber Anriss bzw. Bruch!
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Was ist der Ermüdungsfestigkeitsnachweis mit Nennspannungen?
Angabe von Sicherheitsfaktoren unter Voraussetzung von Festigkeitswerten mit einer Überlebenswahrscheinlichkeit von PÜ=97,5%
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Zu was ergibt sich der gesamtsicherheitsfaktor bein Ermüdungsfestigkeitsnachweis mit Nennspannungen?
- KT,D: Temperaturfaktoren
- KT,D=1 bei normaler Temperatur (≈ -40°C .... 100°C)
- KT,D< 1 bei höheren Temperaturen
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Was ist der Bruchmechanische Festigkeitsnachweis?
- Bei fehler- bzw. rissbehafteten Bauteilen
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Was ist das Failure Assessment Diagramm (FAD)?
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Wie wird das FailureAssessment Diagramm (FAD) benutzt?
- Für ein Bauteil mit definiertem Fehler, Beanspruchungs- und Werkstoffzustand kann ein Zustandspunkt berechnet werden
- Kmat: vom Werkstoffverhalten abhängiger Wert der Risszähigkeit
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Was hat Einflüsse auf die Bewertung mit dem FAD?
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Ordne den Bereichen die Versagensart zu!
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Welche Alternative zur Bestimmung der Sicherheitsfaktoren über Sensitivitätsanalysen gibt es?
partielle Sicherheitsfaktoren für verschiedene Versagenswahrscheinlichkeiten
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Hochtemperaturbeanspruchung!
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Was ist bei Hochtemperaturbeanspruchung im Bezug auf die Sicherheitswertermittlung zu beachten?
Wie wird dies bei der Berechnung beachtet?
Streuung der zeitabhängigen Festigkeitskennwerte
Sicherheitsfaktor 1,2 durch Herabsetzen der zeitabhängigen Festigkeitskennwerte um 20 % d.h. Auslegung auf Basis der Streubandgrenze
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Zeichne die Streubanduntergrenze ein und gib die Formel der Vergleichsspannung an!
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