Werkstoffauswahl
Auswahl von Werkstoffen
Auswahl von Werkstoffen
Fichier Détails
| Cartes-fiches | 12 |
|---|---|
| Langue | Deutsch |
| Catégorie | Technique |
| Niveau | Université |
| Crée / Actualisé | 08.02.2015 / 08.02.2015 |
| Lien de web |
https://card2brain.ch/box/werkstoffauswahl
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| Intégrer |
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Aufgaben der VDI Richtlinie
-klaren und präzisieren der Aufgabenstellung → Anforderungsliste
- ermitteln von Funktionen und deren Strukturen→ Funktionsstrukturen
- Suche nach Lösungsprinzipien→prinzipielle Lsg
- Gliederen in realisierbare Module →modulare Strukturen
- Gestalten der maßgebenden Module → Vorentwürfe
- gestalten des gesamten Produktes → Gesamtentwurf
- Ausarbeiten der Ausführungs- und Nutzungsangebote→Produktdokumentation
Werkstoffrelevante Eigenschaftsfelder
- Festlegung technischer und wirtschaftlicher Anforderungen; Vordimensionierung (Phase 1)
- systematische Werkstoffauswahl (Phase 2)
- optimierte Werkstoffauswahl; Versuchsplanung uns- auswertung; Dimensionierung (Phase 3)
- Versuchsplanung und Versuchsnachrechnung, Nachweisrechnung (Phase 4)
Phase 1
Ermittlung der Materialanforderung:
1. Analyse Aufgabenstellung, Ermittlung Produkt- und Bauteilanforderung
Produkt→Baugruppe→Bt→Material
- Erstellen der Anforderungsliste Klarheit über Fkt
- Auflösen in kleinstmgl. funktionale Elemente
- erfüllung Teilaufgaben→Maerialentscheidung
- erstellen Funktionastruktur
2. Analyse der Art der Entscheidungssituation→Projektorganisation
- wirtschaftliche Aspekte (Bekantheitsgrad Werkstoff, wirt. risiko, Produktart, Konstruktionsart
- Regel Datsko
3. Übersetzten der Bauteilanforderung in Materialanforderung: Material, Funktion, Gestalt, Fertigungstechnologie
Regeln von Datsko
- einfache Fertigung, Gesamtkosten niedrig
- geringe Zahl Fertigungsschritte (Lösgröße)
- Verwende verfügbare Marktlsg
- Btform, mit effizienten Herstellungsprozessen herstellbar
- Herstellungsprozess geziehl auf Beanspruchung
- Konstruktion (Spann-,Referent-, Prüffläsche
- Toleranzen so gut wie nötig
- wachsende Beanspruchung bei Werkstoffwahl beachten
- Besonderheiten, die Funktion von BT gewährleisten beachten
- Herstellungsverfahren modifiziern bis einfachstes erreicht
Phase 2
Vorauswahl geeigneter Werkstoffe
1. Ermittlung einschränkender Vorauswahlkriterien gemäß M.anforderungsliste
2. Vorauswahl durch Vgl. Eigenschaftsprofil mit Anforderungsprofil
- Kriterien zur Vorauswahl: Quanatitativ (zahlenmäßig beschreibbar, wirtschaftliche Vorgaben)
Qualitativ: (Einstufung Bewertungsskala,
Ausschlusskriterien (konstruktionsparameter nicht variabel)
Informationsbeschaffung für Vorauswahl
Phase 3
Feinauswahl und Bewertung
- Informationsbeschaffung( Marktlsg, Bewertungskriterien, Festlegung auf vertretbare Anzahl Werkstoffe)
- klassische Bewertungsverfahren (eindim, mehrdim)
gewichtete Bewertung: direkte und absolute Gewichtung, Paarweiser Vgl
Gesamtnutzwert: Maß für Eignungdes Materials für gestellte Konstruktionsaufgabe
N(j)= Summe[alpha(i) *E(ij)] alpha gewichtsfaktor, E(ij)...ite Eigenschaft des j-ten Werkstoffes
Phase 4
Evaluierung und Validierung von Produkteigenschaften, Werkstoffentscheidungen
- Bewertung sowie Nachweiß von BT anforderung durch eigen Untersuchungen, Erstellen Entscheidungsvorlage
- Diskussion der entscheidungsvorlage unter einbeziehung sachübergreifender Aspekte
Fersuchsplanung, Feinjustierung
was wird in Ashby diagrammen dargestellt?
- doppelt log. Auftragung von Werkstoffeigenschaften z.b. Emodul über Dichte
- Guidelines für gesuchten Problemfall (auf einer Guidline gleicher Werkstoffindex)
- Materialien naürlich ;)
- Bereiche wie Ausbeulen vor Fließen (zb. bei Emodul über Festigkeit) =0,1 Grenzlinie
- auch andere Zusammenhäng wie z.b Schallgeschwindigkeit darstellbar (Longitudinalwellengeschw. C=E/roh nur ZH)
- Zielwerkstoff bei x/y mgl klein→rechts unten bei x*y rechts oben
Achtung Vgl von Eigenschaften nicht ganz korrekt! bei Streckgrenzen angaben: Metall→Streckgrenze, Elastomere→zugreißfestigkeit, Keramik → Biegefestigkeit, Komposit →zug- Versagensspannung, Polymere→ Dehnspannung, Streckspannung je nach Art Polymer
Formel Emodul
E = D/ro r0 Atomradius
D= F/ro
D= E*A/l0 oder F/delta l
Formel Festigkeit
sigma= E*epsilon epsilon= delta l/l (steifigkeitsproblem)
sigma = F/A (Festigkeitsproblem)
Bruchzähigkeit/ bruchmechanische Konzepte
KIC = sigma *wurzel(pi*a)*Y Y...geometrie Faktor
1. Rissausbreitung M = KIC
2. Fließen vor Bruch M = KIC/sigma f
3. Leck bevor Bruch KIC² / sigma f
4. Druck standhalten M =sigma f
Wärme
Q= lamda*dT/dx
epsilon=alpha *delta T
alpha= gamma*roh*cp/(3E)
lamda= Wärmeleitfähigkeit
alpha= wärmeausdehnungskoeff.
