Set of flashcards Thema

Flashcards	25
Language	Deutsch
Category	Psychology
Level	University
Created / Updated	31.03.2015 / 29.04.2015
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Auf welche Beanspruchungsarten können Teile beansprucht werden?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Zug

Druck

Abscherung

Biegung

Torsion (Verdrehung)

Was passiert, wenn ein z.B. Bolzen über die Streckgrenze R_e belastet wird?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Der Bolzen hat sich nun plastisch verformt. Das heisst, er geht nicht mehr in seine Ursprungslänge zurück

Wie lautet die Formel zum errechnen von Zug- und Druckspannung σ?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Zugspannung: σ_{z = F/S}

_{Druckspannung:}σ_d = F/S

Zug- oder Druckspannung (N/mm²) = Kraft (N) / Querschnittsfläche (mm²)

Wie stark darf ein Sicherungs bolzen mit einer Streckgrenze (R_e) von 300N/mm² belastet werden, bei einem Sicherheitswert (v) von 1.5?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Zulässige Zugspannung: σ_zul= R_e/v

σ_zul= 300N/mm²/1.5 = 150N/mm²

Erkläre die drei Belastungsfälle und erläutere die Merkmale dieser Belastungsfälle.

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Belastungsfall I: Statische Belastung, ruhend. Grösse und Richtung der Belastung sind gleichbleibend.

Belastungsfall II: Dynamische Belastung, schwellend. Die Belastung steigt auf einen Höchstwert and und fällt zurück auf null.

Belastungsfall III: Dynamische Belastung, wechselnd. Die Belastung wechselt zwischen einem positiven und einem gleich grossen negativen Höchstwert.

Welche Kennwerte werden bei Werkstoffen angegeben und was bedeuten diese?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Streckgrenze R_e: Das Werkstück wird plastisch verformt und geht nicht mehr in die Ursprungslänge zurück. Nur bei Materialien mit ausgeprägter Streckgrenze (z.B. Baustähle)

R_m = Zugfestigkeit: Das Material beginnt sich einzuschnüren. Die maximale Zugkraft der Materials wurde erreicht.

Dehngrenze R_p0.2 = 0.2%: Bei Entlastung bleibt eine Verformung von 0.2%. Nur bei Materialien ohne ausgeprägte Streckgrenze (z.B. Aluminium- und Kupferwerkstoffe, gehärtete Stähle).

Bruchdehnung A: Beschreibt die Verlängerung des Werkstoffs nach dem Bruch.

Was sind mögliche Fehlerarten für eine Schadenursache?

(Nenne 4 Beispiele)

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

- Konstruktionsfehler: Durch eine fehlerhafte Konstruktion wurde das Material zu stark oder falsch beansprucht.

- Werkstofffehler: Ein falscher Werkstoff wurde eingesetzt oder der Werkstoff selbst ist fehlerhaft.

- Fertigungsfehler: Das Bauteil wurde nicht richtig gefertigt (z.B. zu dünn) und wird dadurch Überbeansprucht.

- Betriebsfehler: Das Bauteil wurde nicht richtig in Betrieb genommen (z.B. vergessen zu schmieren oder gegen Rostbefall zu sichern).

Welche drei Arten von Überbeanspruchung können zu einem Schaden des Materials führen?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

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- Mechanische Überbeanspruchung

- Thermische Überbeanspruchung

- Chemische und korrosive Überbeanspruchung

Wie können Schäden an Bauteilen vermieden werden?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

- Konstruktion auf richtige Belastungsarten prüfen

- Werkstoffe nach Funktion überprüfen

- Maschine öfter Warten

- Herstellungsverfahren optimieren oder ändern

- Belastungstests vor dem Einsatz durchführen

Welche zwei Biegebelastungsfälle auf Bauteilen durch Einzelkraft gibt es?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

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Belastungsfall 1: Das Material ist einseitig eingespannt und die Kraft drückt weiter aussen auf das Bauteil.

Belastungsfall 2: Das Material wird mit zwei Stützen getragen. Die Kraft drück in die Mitte des Bauteils.

Wie ermittelt man die Steckgrenze bei Materialien, bei denen die Streckgrenze nicht eindeutig erkennbar ist?

Man verschiebt die Kurve parallel um 0.2%. Der Schnittpunkt nennt man R_p0.2

Wie gross ist die Scherspannung, wenn die Kraft 1800N und der ø des Bolzens 12mm misst?

τ_a= F / S

Scherspannung = Scherkraft / Querschnittsfläche

Scherkraft = 1800N

Querschnittsfläche = π x d² / 4 = π x 144 / 4 = 113.1mm²

τ_a = 1800N / 113.1mm² = 15.9N/mm²

Was muss bei der Beanspruchung auf Abscherung beachten, wenn der Bolzen so wie im Bild belastet wird?

Man hat zwei Querschnittsflächen, die man in die Rechnung einbeziehen muss.

Wie wird die zulässige Grenzspannung σ_zul berechnet?

Zulässige Grenzspannung = Grenzspannung / Sicherheitszahl

Was ist die Sicherheitszahl und wie wird sie berechnet?

Der Sicherheitsfaktor, auch Sicherheitszahl genannt, gibt an, um welchen Faktor die Versagensgrenze eines Bauwerks, Bauteils oder Materials höher ausgelegt wird, als es durch theoretische Ermittlung wie zum Beispiel Statische Berechnung sein müsste.

Sicherheitszahl = Grenzspannung / Zulässige Spannung

Bei einer Sicherheitszahl von 1 hätte das Material keine Sicherheitsreserven.

Wie wird bei einem Schaden vorgegangen?

1. Schadensuntersuchung:

Das Bauteil wird auf offensichtliche Schäden untersucht wie z.B. Risse, Verformungen. Werkstoffdaten und Umgebungsbedingungen erfassen.

2. Schadensursache:

Anhand der Schadensuntersuchung wird die Schadensursache ermittelt. Beseitigung der Schadensursache und Instandsetzung der Maschine.

3. Schadensvermeidung:

Schadensursache an Hersteller / Betreiber der Maschine mitteilen, zur Verbesserung der Funktionsscherheit. Änderungen an der Konstruktion vornehmen.

Wie wird die Torsionsspannung berechnet?

Die maximale Spannung in der Randzone des Bauteils wird als Torsionsspannung berechnet.

τ_t = M_t / W_p

Torsionsspannung = Torsionsmoment / polares Widerstansmoment

Eine Welle mit ø10mm und einer Länge von 25mm drückt mit einer Kraft von 2000N auf ein Lager. Wie gross ist die Flächenpressung p?

p = F / A

Flächenpressung = Kraft / Berührungsfläche, projizierte Fläche

A = d x b = 10mm x 25mm = 250mm²

p = F / A = 2000N / 250mm² = 8N/mm²

Was sind die Grenzspannungen σ_grenz für Stahl bei den Beanspruchungsarten:

Zug
Druck
Biegung
Torsion
Abscherung

Zug: R_e / R_p0.2

Druck: ≈ R_e

Biegung: ≈ 1.2 x R_e

Torsion: ≈ 0.65 x R_e

Abscherung: ≈ 0.6 x R_e

Wie hätte man diesen Schaden vermeiden können?

Rostfreies Material verwenden
Beschichten
Kontakt mit Wasser vermeiden

Ein Auto (Gewicht 1500Kg) wird an einem Stahlbolzen aufgehängt. Die zulässige Spannung des Bolzens ist 140N/mm². Wie gross muss der Durchmesser des Bolzens sein?

d = (4 x S_erf) / π (<- Wurzel ziehen)

S_erf = F / σ_dzul

F ≈ 15000N

σ_dzul = 140N/mm²

S_erf = 15000N / 140N/mm² = 107.14mm²

d = (4 x 107.14mm²) / π (<- Wurzel ziehen) = 11.68mm

Der Durchmesser müsste mindestens einen Druchmesser von 12mm haben.

Wo wird meistens eine sehr hohe Sicherheitszahl verwendet?

Grundsätzlich bei Bauteilen, die bei einer unzureichender Sicherheit Menschenleben gefährden können wie z.B:

Aufzugseile
Bauteile, die ständig belastet werden
Druckbehälter

Was könnten die Ursachen für diesen Bauteilbruch sein?

Und wie werden Bauteilbrüche unterteilt?

Material ist spröde geworden
Material ist durchgerostet
Das Bauteil wurde zu stark belastet
Materialermüdung
Materialstärke nicht ausreichend

Bauteilbrüche werden in Gewaltbrüche und Dauerbrüche unterteilt.

Ein Gewaltbruch entsteht, wenn die wirkende Kraft zu hoch ist.

Ein Dauerbruch entsteht, wenn eine zu hohe Wechselbelastung stattfindet.

Wie kann man verhindern, dass ein Bauteil bricht?

Stärkere Dimensionen
Bauteil besser entlasten (z.B. durch ein zweites Lager)
Besser geeignete Materialien einsetzen

Wie gross ist die Torsionsspannung einer Welle ø20, die mit einem Torsionsmoment von 300Nm belastet wird?

Torsionsspannung τ_t = Torsionsmoment M_t / polares Widerstandsmoment W_p

W_p = (π x d³) / 16 = 1570.8mm³

τ_t = 300000Nmm / 1570.8mm³ = 191N/mm²

Thema

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