Werkstofftechnik
Auftrag, 20 Karteikarten.
Auftrag, 20 Karteikarten.
Kartei Details
| Karten | 20 |
|---|---|
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Technik |
| Stufe | Berufslehre |
| Erstellt / Aktualisiert | 09.06.2016 / 09.06.2016 |
| Weblink |
https://card2brain.ch/box/werkstofftechnik36
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Was ist die Zulässige Spannung?
Die zulässige Spannung σzul erhält man, wenn die massgebende Grenzspannung σlim durch eine Sicherheitszahl v geteilt wird.
Rechenbeispiel: σzul = Re/v = 540n/mm2 / 1.8 = 300N/mm2.
Aus Sicherheitsgründen muss die für ein Bauteil zulässige Spannung unterhalb der massgebenden Grenzspannung liegen.
Was ist eine statische Belastung? (Belastungsfall 1)
Bei statischer Belastung steigt die auf ein Maschinenteil einwirkende Kraft und dadurch die Spannung von null bis zu einem Höchstwert an und bleibt dann gleich gross.
Beispiel: Die Torsionsspannung der Antriebswelle eines Ventilators steigt beim Einschalten von null bis zu einen Höchstwert und bleibt dann konstant.
Was ist eine dynamische Belastung?
Bei einer dynamischen Belastung ändern sich Grösse und gegebenenfalls Richtung der Spannung dauernd.
Was ist ein dynamisch-schwellender Belastung? (Belastungsfall 2)
Die Belastung steigt auf einen Höchstwert an und geht auf null zurück.
Bsp: Bei Kranseilen und Federn.
Was ist ein dynamisch-wechselnder Belastungsfall? (Belastungsfall 3)
Die Spannung schwankt dauernd zwischen einem positiven und einem negativen Höchstwert.
Beispiel: Bei einer sich drehenden Achse wechselt die Biegespannung, die eine Zug- und Druckspannung enthält, bei jeder halben Umdrehung ihre Richtung.
Was ist die Beanspruchung auf Druck. (Druckversuch)
Auf einer Universalprüfmaschine wird eine Druckprobe einer langsam zunehmend Druckkraft F ausgesetzt und bis zum Bruch oder Anriss belastet. Sprödharte Werkstoffe, wie zb. Gusseisen oder gehärteter Stahl, zerspringen in mehrere grosse Stücke. Zähe Werkstoffe, wie zb. ungehärteter Stahl, werden zu einem tonnenförmigen Gebilde verformt, das in Kraftrichtung Risse aufweist.
Die maximal erzielbare Druckspannung in einer Druck probe heisst Druckfestigkeit --> σdB.
Was ist ein Biegeversuch? (Faltversuch)
Der Biegeversuch (Faltversuch) dient dazu, das Umformvermögen von Stabmaterial und Schweissnähten zu prüfen.
Die Probe wird in einer Biegevorrichtung gebogen, bis ein Riss eintritt. Der Biegewinkel beim Auftreten des Risses wird gemessen und dient als Masszahl. Tritt kein Riss auf, wird die Probe anschliessend gefaltet.
Was ist ein Zugversuch?
Der Zugversuch dient zur Bestimmung der mechanischen Kennwerte eines Werkstoffes bei Zugbeanspruchung. Er wird mit einer runden oder flachen Zugprobe durgeführt. Bei runden Zugproben ist die Anfangsmesslänge L0 fünfmal so gross wie ihr Durchmesser d0.
Die Messung wird mit einem Spannungs-Dehnungs-Diagramm festgehalten.
Was ist Abscherung?
Die Abscherung ist eine Beanspruchungsart in der Statik. Abscherung tritt bei Formschlüssigen Verbindungen auf. Als bsp: Niete, Bolzen, Passfedern oder Stifte.
Welche verschiedene Beanspruchungsarten gibt es und welche Spannung herscht dabei?
Es gibt:
- Zugbeanspruchung ---> Zugspannung ---> σz
- Druckbeanspruchung ---> Druckspannung ---> σd
- Abscherbeanspruchung ---> Scherpannung ---> τa
- Biegebeanspruchung ---> Biegespannung ---> σb
- Verdrehbeanspruchung (Torsion) ---> Torsionsspannung ---> τt
- Knickbeanspruchung ---> Knickspannung ---> σk
Welcher Werkstoffkennwert ist für die Zugspannung wichtig? (Bei sprödem und zähen Werkstoff)
Welcher Werkstoffkennwert ist für die Druckspannung wichtig? (Bei sprödem und zähen Werkstoff, Belastungsfall 1)
Welcher Werkstoffkennwert ist für die Biegespannung wichtig? (Bei sprödem und zähen Werkstoff, Belastungsfall 1)
Welcher Werkstoffkennwert ist für die Scherspannung wichtig? (Bei sprödem und zähen Werkstoff, Belastungsfall 1)
Formeln und Berechnungsbeispiel von der Zugfestigkeit.
Eine runde Zugprobe mit dem Anfangsdurchmesser d0 = 8mm und einer Anfangsmesslänge L0 = 40mm wird in einem Zugversuch geprüft. Die Zugkraft bei der Streckgrenze beträgt Fe = 11810N, die Höchstzugkraft Fm = 18095N. Nach dem Bruch der Zugprobe wird eine bleibende Länge der Messlänge Lu = 50.8mm gemessen.
Wie gross sind a) die Streckgrenze, b) die Zugfestigkeit und c) die Bruchdehnung?
Berechnungsformeln:
Hookesches Gesetz: σz = E x ε
Streckgrenze: Re = Fe / S0
Zugfestigkeit: Rm = Fm / S0
Bruchdehnung: A = Lu - L0 / L0 x 100%
Lösung:
S0 = π / 4 x d2 = π / 4 x (8mm)2 = 50.265mm2 a) Re = Fe / S0 = 11810N / 50.265mm2 = 265N/mm2
b) Rm = Fm / S0 = 18095N / 50.265mm2= 360N/mm2
c) A= Lu - L0 / L0 x 100% = 50.8mm - 40mm / 40mm x 100%= 27%
Formeln und Rechenbeispiel Scherkraft.
Formeln:
τa = F / S
Serf = F / τ azul
τazul = τaF / v
Rechenbeispiele:
Scherfestigkeit (τaB): 290 N/mm²
Sicherheitszahl (v): 4
Gesucht: Zulässige Scherspannung τa zul
Berechnung: 290 : 4 = 72,5 N/mm²
Berechnen der zulässigen Scherkraft
Zulässige Scherspannung (τa zul): 72,5 N/mm²
Scherfläche (S): 314 mm²
Gesucht: Zulässige Scherkraft Fzul
Berechnung: 72,5 · 314 = 22765 N
Scherkraft bei Abscherung ohne Sicherheitszahl
Scherfestigkeit (τaB): 290 N/mm²
Fläche (S): 314 mm²
Gesucht: Scherkraft zum Schneiden F
Berechnung: 290 · 314 = 91060 N
Formeln und Berechnungsbeispiel für die Biegespannung.
Eine Konsole, welche mit einer Kraft F = 1100daN in einem Abstand von 875mm beansprucht wird. was ist die effektive Spannung?
Formeln:
Biegespannung: σb = Mb / W
Erforderliches Widerstandsmoment: Werf = Mb / σbzul
zulässige Biegespannung: σbzul = σbF / v
σb= Mb / W = F x l / W = F x L / b x h2 / 6= 11000N x 875mm / 40mm x 120mm2 / 6= 100N/mm2
Welche Materialgrenze darf bei einer Zugbelastung nicht überschritten werden?
Die Streckgrenze, weil bis zur Streckgrenze wird die Materialstruktur nicht beschädigt.
Berechnungsbeispiel Flächenpressung.
Zwei je 5mm dicke Bleche, die eine Zugkraft von 1kN übertragen sollen, werden durch eine Überlappungsnietung durch 4 Niete mit 11mm Durchmesser verbunden.
Berechnen Sie die Flächenpressung in einem Niet.
A= L x d = 5mm x 11mm= 55mm2
P= F / 4 x 55mm2 = 4.55N/mm2
Was ist eine Sicherheitszahl?
Die Sicherheitszahl gibt an um welchen Faktor die Versagensgrenze eines Bauteils oder Materials höher ausgelegt wird, als es durch theoretische Ermittlung wie zum Beispiel Statische Berechnung sein müsste.
