Festigkeit im Leichtbau
HAW - Flugzeugbau - Festigkeit im Leichtbau - Fragenteil - Prof. Nast
HAW - Flugzeugbau - Festigkeit im Leichtbau - Fragenteil - Prof. Nast
Set of flashcards Details
| Flashcards | 159 |
|---|---|
| Language | Deutsch |
| Category | Technology |
| Level | University |
| Created / Updated | 07.12.2016 / 09.11.2022 |
| Weblink |
https://card2brain.ch/box/festigkeit_im_leichtbau
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| Embed |
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Warum treten in der Vergleichsspannung der Schubspannungshypothese für eine ebene Beanspruchung die Beträge der beiden Hauptnormalspannungen auf? Erläutern Sie Ihre Antwort mit Hilfe der Mohrschen Spannungskreise.
In der Vergleichsspannung der Schubspannungshypothese für eine ebene
Beanspruchung treten die Beträge der beiden Hauptnormalspannungen auf, weil die
maximale Schubspannung geometrisch dem Radius des jeweiligen Mohrschen Kreises entspricht, der sich aus der Differenz der korrespondierenden Hauptspannungen ergibt.
Die Schubspannungshypothese ist geeignet zur Vorhersage des Versagens infolge von plastischem Fließen bei duktilen Werkstoffen und bei Druckversagen von spröden Werkstoffen.
Welche Festigkeitshypothesen eignen sich zur Vorhersage der Versagensgrenze bei duktilen Werkstoffen?
Zur Vorhersage der Versagensgrenze bei duktilen Werkstoffen sind folgende Festigkeitshypothesen geeignet:
- Schubspannungshypothese
- Gestaltänderungsenergiehypothese nach von Mises
In welchem Wertebereich kann sich die Querkontraktionszahl bei isotropem Material bewegen?
Wie ist die Querkontraktionszahl definiert?
Bei isotropem Material bewegt sich die Querkontraktionszahl in einem Wertebereich von 0 bis 0,5.
Querkontraktionszahl = - (Querdehnung) / (Längsdehnung)
Wie viele Parameter benötigt man zur Beschreibung von anisotropem und isotropem Material?
Bei isotropem Material: 3 Parameter (E-Modul, Gleitmodul, Querkontraktionszahl)
Bei anisotropem Material: 36 Parameter
Was ist schiefe Biegung?
Schiefe Biegung ist Biegung um zwei Hauptachsen oder Biegung um keine Hauptachse.
Was ist Festigkeit und Steifigkeit aus Sicht von FIL?
Festigkeit nach FIL: Reiner Materialkennwert (Grenzwert), ab der Versagen auftritt.
Steifigkeit nach FIL: Materialkennwert und Querschnittsparameter (z.B. E*A, G*I, E*I, ...)
Wie verändert sich der SMP eines Kastenträgers auf zwei Stützen, wenn die Last von der Kastenmitte auf eine Ecke übertragen wird?
Gar nicht, denn der SMP ist eine rein geometrische Größe!
Wie bilden sich Schupspannungen in einem dünnwandigen L-Profil bei Torsion bzw. Querkraftschub über die Wandstärke aus?
Bei Querkraftschub sind die Schubspannungen im L-Profil über die Wandstärke konstant.
Bei Torsion sind die Schubspannungen im L-Profil über die Wandstärke linear.
Was ist der Unterschied beim Fachwerk in der Realität und beim Modell?
Allgemein: Nutzung eines mechanischen Modells mit Stäben und Gelenken, damit das Rechnen nicht aufwendig wird.
Modell: Stäbe und Gelenke
Realität: Biegebalken mit biegesteifen Ecken
HIERBEI GILT DAS PRINZIP VON de St. Vernaint: Ab einer gewissen Entfernung zur Störung, zählt diese nicht mehr.
Was ist die Proportionalitätsgrenze?
Die Proportionalitätsgrenze ist 80% der Fließgrenze und ist ein Spannungsgrenzwert. Bis zur Proportionalitätsgrenze kann man noch linear-elastisches Verhalten von einem Werkstoff erwarten. Danach geht es allmählich über in den plastischen Bereich.
Welche Grundbedingungen gelten für die Verwendung der Airyschen Spannungsfunktion?
1. Die Spannungsrandbedingungen sollen erfüllt werden!
2. Die Bipotentialgleichung muss erfüllt werden (ΔΔF = 0)!
Nennen Sie zwei typische Komponenten eines Faserverbundswerkstoffes aus dem Flugzeugbau?
- Kohlefasern
- Epoxidharz
Was bedeutet "Verschmieren von strukturmechanischen Kenngrößen/-werten? Und wozu wird das gemacht?
Verschmieren bedeutet in diesem Sinne ein quasi homogenes Ersatzbauteil zu schaffen.
Dies wird gemacht, wenn man Rechenaufwand reduzieren möchte und um Zeit zu sparen.
Welche Flächenmomente gibt es?
- Flächenmomente 0. Ordnung => entspricht der Querschnittsfläche
- Flächenmomente 1. Ordnung => entspricht dem statischen Moment
- Flächenmomente 2. Ordnung => entspricht dem Flächenträgheitsmoment
Weshalb arbeitet man im Ingenieurswesen gerne mit Verzerrungen?
Im Ingenieurswesen wird vorzugsweise mit Verzerrungen gearbeitet, weil man diese auf die Ausgangslänge beziehen kann (siehe das konstante Ingenieurs-Dehnmaß!).
Was versteht man unter dem konstanten Ingenieur-Dehnmaß?
Das konstante Ingenieur-Dehnmaß definiert die dimensionslose Größe Längsdehnung ε| |, indem es die Verlängerung Δl ins Verhältnis zu der Ausgangslänge l0 setzt (siehe z.B. ein Zugstab, der eine Längsdehnung durch eine längsgerichtete Zugkraft erfährt).
Welche Annahmen werden beim ebenen Spannungszustand getroffen?
=> Normalspannung σz = 0
=> Schubspannungen mit dem Index z alle = 0!
=> Spannungen sind über die Bauteildicke konstant!
Nennen Sie die Pärchenbildung nach Prof. Nast!
Kraft <=> Weg, Verschiebungen, Durchbiegungen
Moment <=> Winkel, Verdrehung
Normalspannung <=> Dehnung
Schubspannung <=> Gleitung
Was ist die Aussage vom Deviationsmoment?
Das Deviationsmoment ist ein Maß für die seitliche Ablage infolge einer vertikalen bzw. horizontalen Kraft.
Bsp.:
Iyz = 0 => Nur Bewegung in Lastrichtung.Iyz > 1 => Bewegung in Lastrichtung und zusätzlich senkrecht zur Lastenrichtung.
Wo haben wir Hauptachsen?
Hauptachsen bei FTM, Spannungen und Verzerrungen.
Wie unterscheiden sich die Hauptachsen bei FTM, Spannungen und Verzerrungen?
Bei FTM: basiert nur auf Geometrie!
Bei Spannungen und Verzerrungen: primär lastbasierend!
Was ist die Aussage eines FTMs um eine Achse?
Sie beschreibt den Widerstand gegenüber einer Verbiegung.
Was ist Eigenarbeit? Und was ist Fremdarbeit?
Eigenarbeit: Kraft ist am Verschiebungsort für die Verschiebung selbst verantwortlich.
Fremdarbeit: Verschiebung infolge einer Kraft, die nicht am Verschiebungsort angreift!
Was bedeutet Starrheit?
Starrheit beschreibt die unendliche Steifigkeit
Welche Einheit hat eine virtuelle Kraft bzw. virtuelles Moment bei der Nutzung des PvK.s?
Sie ist dimensionslos!
Was ist bei einem dreifach statisch überzähligem System mit drei GGB und drei statisch Überzähligen anzumerken?
Die drei Gleichungen und die drei statisch Überzähligen sind miteinander gekoppelt!
In den drei Gleichungen sind die drei statisch Überzähligen vorhanden! Das Gleichungssystem ist also lösbar!
Was erhält man bei der Ableitung der Durchbiegung w(x)?
Den Biegewinkel
Ist ein Fachwerk eine leichtbaugerechte Konstruktion?
Ja, denn Fachwerkstäbe übertragen Lasten in ihrer Bauteillängsachse!
Kann man bei einem Fachwerk (z.B. Kragarm beim Kran) einen Biegewinkel berechnen?
Allgemein kann man sagen, dass ein Fachwerk aus Knoten und Stäben besteht. Die Knoten nehmen jedoch keine Momente auf.
Zur Fragestellung kann man sagen, dass man tatsächlich den Biegewinkel eines Fachwerks berechnen kann, indem man die translatorischen Bewegungen der Knoten beachtet.
Nennen Sie realistische Beispiele für Schubfeldträger aus dem Fahrzeug- und Flugzeugbau!
Flugzeugbau:
- mit guter Nährung: Flügeloberseite
- Flügelmittelkasten
- Fußbodenpanele
- Schalenstrukturen
Fahrzeugbau:
- Dach eines Autos, wenn eine Torsion in der Längsachse des Autos vorliegt (z.B. wenn ein Autorad auf dem Bordstein steht).- eingeklebte Frontscheibe
- bedingt: Heckscheibe (hängt vom Fahrzeugmodell ab)
- VW-Bus mit Sicken
- Wohnwagen (Aluminium-Struktur)
- Bodengruppe
- Schienenfahrzeugwaggon (Dach- und Seitenwände sind quasi Hautfelder und Profile an den Ecken sind die Steifen)
Was kennzeichnet ein Vollwandsystem? Woraus besteht es?
- Ein Vollwandsystem besteht aus Hautfeldern und Steifen (z.B. Sicken, Gurte, Stringer, ...)
- Die Hautfelder übertragen Schubflüsse und Schubspannungen!
- Die Steifen übertragen Normalkräfte und Biegemomente!
Wie sind die Steifen bei einem Vollwandsystem miteinander verbunden?
Über Knoten bzw. Gelenke, die Normalkräfte übertragen und letztendlich Normalkräfte in den Steifen einleiten.
Welcher Unterschied besteht zwischen Fachwerksstäben und Steifen?
Bei beiden Systemen wird erstmal die Last in einen Knoten eingeleitet. Dann:
Beim Fachwerk übertragen die Fachwerksstäbe konstante Normalkräfte.
Bei Vollwandsystemen sind die Normalkräfte in den Steifen meistens linear, können aber auch konstant sein.
Wie ist der Schubfluss bei rechteckigen Hautfeldern? Und wie ist der Schubfluss bei Parallelogrammhautfeldern?
Bei beiden Hautfeldern ist sie konstant!
Was ist der Unterschied zwischen einer Schale und einem Schubfeldträger?
Schale:
- Berandung etwas schwächer!
- Normalkraftverlauf!
Schubfeldträger:
- Steifende Berandungen sind sehr massiv-stark!
- Hautfeld übertragen Schubfluss und Schubspannungen!
Was ist die modellhafte Vorstellung vom Schubfeldträger?
Das Hautfeld wird von vier Steifen berandet!
Zum Vollwandsystem: Was ist der Unterschied zwischen einem Schubwandträger und einem Schubfeldträger?
Schubwandträger:
- auch halbkontinuierliches Modell genannt!
- mind. eine geschlossene Lösung für den Schubfluss in einer Koordinatenrichtung!
Schubfeldträger:
- auch diskontinuierliches Modell genannt!
- keine geschlossene Lösung für den Schubfluss in einer Koordinatenrichtung!
Was stellen die Flächenkonzentrationen bei Schubwandträgern dar?
Aussteifungen
Wo findet man Aussteifungen im Flugzeugbau?
Beim Querschnitt durch einen Flügel
Wie sind die Schubflüsse bei einem Schubwandträger?
konstant
