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Erkläre das Kriechen anhand eines Spannungs-Dehnungs-Verlaufes!
- Umsetzung von reversibler, elastischer Dehnung in irreversible, plastische Dehnung
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Erkläre die Relaxion anhand eines Spannungs-Dehnungs-Diagramms!
- Absenkung von Spannungen konstant vorgedehnter Bauteile durch irreversible zeitabhängige Dehnung
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Beschreibe die Vorgänge im Gefüge bei Kriechbeanspruchung!
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Welche Verformungsarten kommen bei der Hochtemperaturbelastung im gegensatz zu den spannungsbedingten Verformungen hinzu?
- Spannungsinduziert:
- Versetzungsbewegungen
- Gleit- und Fließprozesse
- thermisch induziert:
- Korngrenzengleitmechanismen
- Versetzungsbewegungen
- Diffusionsmechanismen
- Volumenänderungen
- Stofftransporte
=> Viskoplastische Kontinuumsmechanik
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Was sind Design-Kurven? (wie werden sie ermittelt)
- Mehrere Zeitstandschaubilder für eine Werkstoffsorte bei unterschiedlichen Temperaturen, Werkstoffzusammensetzungen, Spannungen
- => Aus den Mittelwertkurven lassen sich mittlere Zeitstand- und Zeitdehngrenzkurven ermitteln (Design-Kurven)
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Wie werden Design-Kurven benutzt?
zulässige Spannung für bestimmte Betriebstemperaturen und Beanspruchungszeiten bestimmbar und Lebensdauer von Hochtemperaturbauteilen überschlägig abschätzbar
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Was ist die Zeitstandfestigkeit?
Die Zeitstandfestigkeit Ru / t / T ist die Prüfspannung, die bei der Prüftemperatur T nach einer bestimmten Beanspruchungszeit t zum Bruch der Probe führt
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Was ist ein Zeitstandschaubild und wie sieht es aus?
- Zeitabhängiger Verlauf der Zeitstandfestigkeit (Zeitstandkurve)
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Was ist die Übergangstemperatur?
- Eigenschaften metallische Werkstoffe sind oberhalb der Übergangstemperatur zeitabhängig
- Schnittpunkt der temperaturabhängigen Streckgrenze Rp0,2, T und der temperaturabhängigen Zeitstandfestigkeit RU,t,T
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Bei welchen Temperaturen tritt Kriechen auf?
bei Temperaturen oberhalb der Übergangstemperatur
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Über welche grobe Näherung lässt sich die Übergangstemperatur abschätzen?
Die Übergangstemperatur TÜ ist werkstoffabhängig und beträgt ca. 30 bis 40% der Schmelztemperatur
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Was ist die Zeitdehngrenze?
Die Zeitdehngrenze Rpε / t / T ist diePrüfspannung, die bei der Prüftemperatur T nach einer bestimmten Beanspruchungszeit t zu einer festgelegten Kriechdehnung εf oder plastischen Dehnung εp führt
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Nenne 3 Möglichkeiten zur Beschreibung des Kriechverhaltens!
- Norten-Gleichung
- phänomenologische Kriechgleichungen
- konstitutive Gleichungen
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Welcher Ansatz wird verwendet um das Kriechverhalten im Kriechbereich II zu beschreiben?
- Kriechgleichung nach Norton:
- K: Materialkonstante
- σ: Spannung
- n: Norton-Exponent (mittlerer Wert n = 5) n=f(σ, T)
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Was sind phänomenologische Kriechgleichungen?
- beschreiben die Kriechkurven mit Spannungs-, Temperatur- und Zeitfunktionen
- enthalten z. T. über 20 Parameter und sind erheblich aufwendiger aufzustellen als einfach Ansätze
- geben gemessene Kurven gut wieder
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Was sind konstitutive Gleichungen?
- allgemeinste Beschreibung von Verformung und Schädigung
- sind sehr aufwendige Differentialgleichungen
- können komplexe Beanspruchungen berechnen
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Welche Effekte treten bei der Kriechbeanspruchung von gekerbten Bauteilen auf?
- Spannungsumlagerung und Stützwirkung gleichzeitig auf
- Zeitstandversuche bei verschiedenen Spannungsniveaus bei anwendungsrelevanten Temperaturen führen zu Isothermen der Zeitstandfestigkeit für glatte und unterschiedliche Kerbfälle (Kerbformen)
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Warum weisen gekerbte Bauteile aus duktilen Stoffen höhere Lebensdauern auf?
Welche Vorraussetzungen?
- Stützwirkung von Kerben
- örtliche plastische Verformungen durch benachbarte Bereiche mit geringeren lokalen Spannungen gestützt
- Vorraussetzung ist ein Spannungsgradient und plastisches Verformungsvermögen
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Wie lässt sich die Stützziffer der Zeitbeanspruchung berechnen?
- mit Ruk: Zeitstandfestigkeit gekerbte Probe und Ru: Zeitstandfestigkeit glatte Probe.
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Was ist forminduzierte Dehnwechselbeanspruchung?
Dehnwechselbeanspruchungen aufgrund zyklischer Kraftbeanspruchung in Spannungskonzentrationsstellen wie z.B. Kerben
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Was ist temperaturinduzierte Dehnwechselbeanspruchung?
- Temperaturdifferenz bei bestimmten Temperaturzyklen führt zu unterschiedlichen Temperaturdehnungen von Oberfläche und Kern, die zyklisch auftreten
- => temperaturinduzierte Dehnungsbeanspruchung
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Stelle analog zu folgenden Diagrammen die Diagramme mit Haltezeiten bei Hochtemperaturbeanspruchung dar!
Welche Problematik ergibt sich hieraus?
- Neben der Ermüdungsbeanspruchung, entsteht auch eine Relaxionsbeanspruchung => Kriechermüdungsbeanspruchung
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Was ist die Anrisswechselzahl?
- Bei zyklischer Beanspruchung stellt nicht der Bruch, sondern der zuvor auftretende Anriss das kritische Versagenskriterium dar
- Lastabfallkriterium: x% (üblicher Wert ist 1,5 %) bezogen auf den Bereich näherungsweise linearer Entfestigung
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Was sind temperaturabhängige Anrisskennlinien?
- Anrisswechselzahlen bei verschiedenen Dehnungsamplituden werden im Anrisswechselschaubild aufgetragen
- entsprechen den klassischen Wöhlerkennlinien (ohne Dauerfestigkeitsbereich)
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Welchen Einfluss hat die Haltezeit auf die Dehnwechselfestigkeit?
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Welche beiden Konzepte werden hauptsächlich bei der bruchmechanischen Bewertung von Rissen verwendet?
- KI-Konzept oder auch J-Konzept
- C*-Konzept
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Was ist das KI-Konzept?
- Werkstoff wird rein elastisches Verhalten zugeordnet und nur in der Rissspitze, in der hohe lokale Spannungen auftreten, werden Kriechverformungsvorgänge angenomen
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Was ist das C*-Konzept?
- Werkstoff wird stationäres Kriechen (Kriechbereich II) zugeordnet, und der Rissspitze zusätzlich Kriechschädigung, also Kriechverformung und Lebensdauerminderung durch z.B. Porenschädigung
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Was umfasst die Beschreibung des Kriechrissverhaltens?
Kriechrisseinleitung und Kriechrissfortschritt
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Was beschreibt die Kriechrisseinleitung?
Wie sieht das Schaubild des log(C* bzw. KI) über log(ta) aus?
- Entstehung von Rissen bis zu einer bestimmten Risslänge
- Zeit bis zur Rissentstehung (Anriss) tA mit Funktionen des Konzeptes C* oder KI berechnet
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Was beschreibt der Kriechrissfortschritt?
Wie sieht das log(da/dt), lgC* bzw. lgKI-Schubild aus?
- Wachstum eines Risses und somit die zeitl. Zunahme der Risslänge a
- Risswachstumsrate da/dt mit Funktionen des Konzeptes C* bzw KI berechnet
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Two Criteria Diagram ("2CD")
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