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Was ist eine schwingende Beanspruchung?
Zeitlich veränderliche Beanspruchung (mehr oder minder regelmäßig)
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Wie wird eine schwingende Beanspruchung beschrieben (Parameter)?
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- 1. Spannung
- 2. sigma
- 3. T
- 4. sigmaa5. sigmau6. Zeit t
- 7. sigmao8. delta-sigma
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Welche 2 grundsätzlichen Fälle lassen sich bei der Einteilung der Beanspruchungsverläufe unterscheiden?
- wechselnde Beanspruchung (Vorzeichen kehrt sich im Zeitverlauf um, Bewegung um Nulllinie)
- schwellende Beanspruchung (Spannung nur im Zug- bzw. Druckbereich)
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- 1. rein wechselnd
- 2. zug wechselnd
- 3. rein zug schwellend
- 4. zug schwellend
- 5. statische Last
- 6.
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Was ist die Wöhlerlinie?
- Verwendet um Maß für Verhalten unter schwingender Beanspruchung zu erhalten
- Prüfung welche Schwingspielzahl eine Probe bei schwingender Belastung mit festgelegter Mittelspannung erreicht, bis sie versagt
- Bei verschiedenen Amplituden ermittelt => Diagramm => Wöhlerlinie
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Ermittlung der Wöhlerlinie (Diagramm)
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Was bezeichnet man bei Schwingungsversuchen mit Versagen?
Den Bruch, der erste Anriss wäre zu schwer zu ermitteln
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Was ist die Bruchschwingspielzahl?
Spielzahl NB, die bei gegebener Amplitude zum Bruch führt
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Was ist die Grenzschwingspielzahl?
- Bei kleiner werdenden Amplituden, muss man aus praktischen Gründen bei der Grenzschwingspielzahl NG abbrechen, ohne dass der Bruch erreicht wurde
- Nichtgebrochene Proben als Durchläufer bezeichnet
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Was ist die Dauerfestigkeit?
- Wird aus Mittelspannung und Amplitude, die bis zur Grenzschwingspielzahl ertragen werden kann, ermittelt
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Was sind Zeitfestigkeiten?
- Spannungsamplituden, die zu Bruchschwingzahlen unterhalb der Dauerfestigkeit führen
- mit Lebensdauer ind Schwingspielen gekennzeichnet
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Welche Darstellungsformen von Wöhlerlinien gibt es?
- beide Achsen linear (lineare Auftragung)
- beide Achsen logarithmisch (doppelt-logarithmische Auftragung)
- Spannung linear, Schwingspielzahl logarithmisch (halblogarithmische Auftragung)
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Doppelt-Logarithmische Auftragung (Diagramm)
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Halblogarithmische Auftragung (Diagramm)
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Lineare Auftragung (Diagramm)
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Was ist ein Streuband?
- Bei Schwingungsversuchen Ergebnisse stark gestreut
- Streuband von Werten entsteht
- Viele Versuche notwendig
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Was ist die Bruchwahrscheinlichkeit?
- Aufgrund der großen Steuung der Ergebnisse, kann man durch statistische Berechnungen den Linen Bruchwahrscheinlichkeiten zuordnen PB
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Was ist die Überlebenswahrscheinlichkeit?
- Komplementär zur Bruchwahrscheinlichkeit
- Pü
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Wie unterscheiden sich die Wöhler-Streubänder von Eisen- und Nichteisenmetallen?
- Eisen (krz): Streuband geht ab Schwingspielzahlen von 10^6 in annähernd linearen Verlauf über
- Nichteisenmetalle (kfz): NICHT SO, oder erst wesentlich später
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In welche drei Bereiche kann die Wöhlerlinie unterteilt werden?
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Wie kann die Wöhlerlinie mathematisch beschrieben werden?
- für jeden Bereich einzeln
- Bereiche annähernd wie gerade Linienzüge
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Wie wird der Bereich der Kurzzeitfestigkeit K beschrieben?
- über zum Versagen führende Grenzamplitude
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Wie wird der Bereich der Zeitfestigkeit Z math. beschrieben?
- Ausgleichgerade (bestimmt durch Neigungsexponenten und Stützpunkt) beschreibt Lage der Versagenspunkte
- Neigung der Geraden durch Neigungsexponenten k beschrieben
- Stützpunkt PD stellt Schnittpunkt der Zeitfestigkeitslinie mit Dauerfestigkeitsgerade dar
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Wie wird der Bereich der Dauerfestigkeit D math. beschrieben?
- Gerade verläuft idealisiert betrachtet horizontal in Höhe der Dauerfestigkeitsamplitude
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Nenne wichtige Kenngrößen zu den statistischen Auswerteverfahren
- Logarithmischer Mittelwert der Lebensdauer im Zeitfestigkeitsgebiet
- Standardabweichung
- Streuspanne
- Logarithmische Merkmalsgröße (oder Sicherheitsspanne)
- zu erwartende Lebensdauer (für betimmte Ausfallwahrscheinlichkeit PA
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Was ist die Wechselfestigkeit?
Wechselfestigkeit ist die auf Dauer ertragbare Spannungsamplitude bei rein wechselnder Beanspruchung
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Wie werden die Wechselfestigkeiten angenähert?
- empirisch:
- experimentell:
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Wie hängen Spannungsamplitude, Spannungsverhältnis und Mittelspannung voneinander ab?
ertragbare Spannungsamplitude nimmt mit zunehmendem Spannungsverhältnis R - und damit einhergehender Zunahme der Mittelspannung - ab
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Wie und warum hängen Mittelspannung (bei Zug und bei Druck) und Schwingfestigkeit zusammen?
- bei Zugmittelspannung => Schwingfestigkeitsabnahme
- bei Druckmittelspannung => Schwingfestigkeitszunahme
- Werkstoffgleiten wird durch bei Zugspannung auftretender Normalspannung in der Gleitebene erleichtert und durch Druckspannung erschwert
- Durch zunehmende Oberspannung tritt verstärkt makroskopisches Fließen auf => zyklische Dehnungszuhnahme
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Einfluss der Mittelspannung auf Wöhlerlinie (Diagramm)
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Wie hängen Probengröße und Schwingfestigkeit zusammen?
- Zunahme Probengröße => Abnahme Schwingfestigkeit
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Warum nimmt Schwingfestigkeit mit Probengröße ab (3 Ursachen)?
- Fehlstellen im Werkstoff (Statistisch mehr Fehlstellen => mehr Angriffsstellen)
- Spannungsmechanik (Bei gleicher maximaler Randspannung tritt bei größeren Proben unter Biegung und Torsion in der Oberflächenschicht eine größere durchschnittliche Spannung auf [mehr Oberfläche bedeutet mehr Angriffsfläche])
- Technologische Faktoren (techn. Beschränkungen beim Ur- und Umformen verursachen unterschiedliche Gefügearten und Eigenspannungen, Bsp. Lunker: Wand dick = doof)
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Wie wird die Kerbwirkung bei Schwingversuchen beschrieben?
Was bedeutet dies für die Wöhlerlinie (Diagramm)?
- Kerbwirkungszahl Kf bzw. ßk
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Wovon ist die Kerbwirkungszahl abhängig?
- Zugfestigkeit
- Probenkerbe
- Probengröße
- Oberfläche
- Beanspruchungsart
- Werkstoffzustand in der Randzone
- Mittelspannung
- Temperatur
- Korrosion
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Wie hängen max. ertragbare Spannungsamplitude und Beanspruchungsart zusammen?
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Wie hängen Oberfläche und max. ertragbare Spannungsamplitude zsm.?
- Oberfläche hauptbeanspruchtes Gebiet => Abhängigkeit von Güte
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Temperatureinfluss auf Wöhlerlinie?
- 2. Bereiche: ober- und unterhalb der Rekristallisationstemp.
- oberhalb: Schädigung durch Übermüdung von Kriechschädigung überlagert (Abnahme der Belastungsfrequenz => Abnahme Lebensdauer)
- =>>> Zunahme Temp => Abnahme Schwingfestigkeit
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Korrosionseinfluss auf Wöhlerlinie?
- korrosive Umgebung verringert Dauerfestigkeit deutlich
- =>Oberflächenbeschaffenheit verändert
- =>Begünstigung der Ermüdungsmechanismen
- =>Beschleunigung des Risswachstums
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Ursachen für Schadensfälle bei Schwingungsbeanspruchung (zu viele)
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In welche Phasen wird die Rissentstehung eingeteilt?
Wie viel % der Lebensdauer machen sie bei zähen und spröden Werkstoffen ungefähr aus?
- Rissbildung
- Rissfortschritt
- zäh: 1. Phase ungefähr 90%
- spröde: 1. Phase ungefähr 10%
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Wie ist der techn. Anriss definiert?
Übergang von Rissbildungs- zur Rissfortschrittsphase
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Durch welchen Ablauf ist die Rissentstehung charakterisiert?
- In der Ebene der max. Schubspannungen bilden sich Gleitbänder
- An der Oberfläche stauen sich Versetzungen => Bildung von Gleitbändern mit Intrusionen und ExtrusionenBildung von Mikrorissen entlang der Gleitbänder und ausgehend von den Intrusionen
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