Maschinengestaltung II/III
Dauerfestigkeit
Dauerfestigkeit
Kartei Details
| Karten | 32 |
|---|---|
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Technik |
| Stufe | Universität |
| Erstellt / Aktualisiert | 03.04.2012 / 08.04.2016 |
| Weblink |
https://card2brain.ch/box/maschinengestaltung_iiiii7
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Einflüsse, durch welche die Dauerfestigkeit eines realen Bauteils gegenüber eier genormten Werkstoffprobe herabgesetzt wird
- Kerbwirkung
- Größe des Bauteils
wann gilt ein Bauteil als betriebsfest?
wenn die auftretenden Betriebsbeanspruchungen über eine vorhergesagte,sinnvoll ausgewählte Lebensdauer ohne Bruch oder Anriss ertragen werden
Ursachen dafür, dass sich ein zäher Werkstoff bruchmechanisch anfühlt wie ein spröder Werkstoff
- mehrachsiger Spannungszustannd
- niedrige Temperaturen
- Verformungsgeschwindigkeit
warum ergibt sich bei der statischen Belastung von Bauteilen aus duktilen Werkstoffen keine oder nur geringe Kerbwirkung?
Fließen im Kerbgrund
--> Abbau von Spannungsspitzen
Ursachen dafür, dass die Gestaltdauerfestigkeit eines Bauteils gegenüber einer Probe gleichen Werkstoff herabgesetzt wird
- Kerbwirkung
- Größeneinfluss
- Oberflächenenfluss
Eine rein auf Torsion belastete Welle aus einem spröden Werkstoff wird zügig überbelastet und bricht. wie nennt man diese Bruchart?
Trennbruch
Nennen sie einen Mangel der Palgren -Miner Regel
keine Berücksichtigung von Beanspruchungen unterhalb der Dauerfestigkeit
Bruchwinkel bei zähnen / spröden Körpern bei zügiger Beanspruchung auf Zug
- zähe Körper: 45°
- spröde Körper: 0°
Vorzeichen bei Normalspannung
- Zug : positiv
- Druck: negativ
Bruchwinkel bei zügiger Belastung auf Schub bei zähen / spröden Werkstoffen
- zäher Werkstoff: α= 0° (Gleitbruch)
- spröder Werkstoff: α=45° (Trennbruch)
mögliche Versagensgrenzen
- Gewaltbruch
- Bruch
- Dauerbruch
- Bleibende plastische Verformung
Ursache Gewaltbruch
durch einmalige zügige Beanspruchung bis zum Versagen
Ursache Bruch
durch wenige bis in den plastischen Bereich reichende Lastzyklen
Ursache Dauerbruch
durch viele elastische Wechselbeanspruchungen (10^4 bis 10^7)
Ursache: bleibende plastische Verformungen
zu große plastische Verformungen durch Überschreiten der Elastizitätsgrenze können die Funktionsfähigkeit des Bauteils beeinträchtigen
die Werkstofffestigkeit wird beeinflusst durch:
- Formen des zeitlichen Beanspruchungsverlaufs
- Beanspruchungsart (Zug, Druck, Biegung, Torsion, Schub)
- Spannungszustand
- Betriebstemperatur
die Bauteilfestigkeit wird beeinflusst durch:
- Werkstofffestigkeit
- Kerbwirkung
- Größe des Bauteils
- Oberflächenbeschaffenheit und Fertigungsverfahren
Formen des zeitlichen Beanspruchungsverlaufs: welche Arten werden unterschieden?
- zügige und ruhende Beanspruchung
- periodisch wechselnde Beanspruchung
def: Überlebenswahrscheinlichkeit Pü
Anzahl der Proben, die eine bestimmte Lastzahl überlebt hat, bezogen auf die Anzahl aller Proben für den Versuch mit einer Laststufe.
def: Ausfallwahrscheinlichkeit Pa
Pa= 1 - Pü
Übergang von Zeit- zu Dauerfestigkeit --> Lastwechselzahlen
5+10^5 zu 10^7
def: stochastische Beanspruchung
nicht periodische, zufällig wechselnde Beanspruchung
Berechnung: βk
βk = αk / n
= σAglatt / σAgekerbt
= τAglatt / τAgekerbt
Grenzen βk
1<βk<αk
Maßnahmen zu Minderung der Kerbwirkung bei Wellenabsätzen
- gute Oberflächenbearbeitung und maßvolle Querschnittssprünge
- große Ausrundungsradien im Kerbgrund
Maßnahmen zu Minderung der Kerbwirkung bei Wellen / Achsen mit Querbohrug
- Entlastungskerben anbringen
- Druckvorspannung im Kerbgrund erzeugen
- bei nicht umlaufenden Teilen querbohrung so drehen, dass sie in der Zone kleinster Beanspruchung liegt
Kerbwirkung beim Oberflächenbeiwert (b2) ist abhängig von
- Werkstoff
- Beanspruchungsart
- Bearbeitungsverfahren
welche zwei Sicherheitswerte unterscheidet die DIN 743 insbesondere?
- Sicherheit gegen Überschreiten der Dauerfestigkeit (Ermüdungsbruch)
- Sicherheit gegen Überschreiten der Fliessgrenze (plastische Verformung oder Anriss)
def: Betriebsfestigkeit
Ein Bauteil gilt dann als betriebsfest, wenn es die auftretenden Betriebsbeanspruchungen über eine vorgegebene, sinnvoll gewählte Lebensdauer ohne Bruch oder Anriss erträgt.
Palgrem Miner - Regel
S = Σ ni/Ni
ni: Lastspielzahl
Ni: Bruchlastspielzahl
Wann tritt nach der Palgrem Miner Regel definitionsgemäß Bruch ein?
wenn S = 1 erreicht ist
Mängel der Palgrem Miner Regel
- Beanspruchungen unterhalb der Dauerfestigkeit werden nicht berücksichtigt
- Der Einfluss der Belastungsfolge wird nicht erfasst
- Zwischen der Schädigung im Stadium Rissentstehung und Rissfortschritt wird nicht unterschieden
