Nennen sie Einsatzgebiete, denen geländegängige Fahrzeuge notwendig sind!
Landmaschinen
Forstmaschinen
Baumaschinen
Militärfahrzeuge
Bei der Beurteilung von Geländegängigkeit spielen die drei Bereiche Geländebefahrbarkeit, Leistungsfähigkeit und Fahrzeugdesign eine wichtige Rolle. Erläutern sie die drei Begriffe in Bezug auf die Geländegängigkeit!
Geländebefahrbarkeit: Eigenschaften (Beschaffenheit) des Bodens in oberflächennahen und teifen Schichten, Wassergehalt des Bodens, mechanische Eigenschaften
Leistungsfähigkeit: Messbar z.B. durch die Geschwindigkeit, mit der sich ein Fahrzeug im Gelände bewegt, Zugkraftmessung, abhängig vom eigentlichen Fahrwerk und der Leistung des Antriebs
Fahrzeugdesign: Eigenschaften der Kraftübertragung und der Ausgestaltung des Fahrwerks (Anforderung: z.B. Vedrschleiß, Beweglichkeit, max. Bodendruck, Straßenbeweglichkeit)
Nennen sie sechs Design-Aspekte, die wichtig sowohl für Radfahrzeuge als auch für Kettenfahrzeuge sind!
Erläutern sie die Deisgn-Aspekte, bzw. die Anforderungender Fahrzeuge, in Bezug auf landwirtschaftlich, forstwirtschaftlich und militärisch eingesetzte Fahrzeuge sowie für Baufahrzeuge!
Welche beiden Aspekte bestimmen die Beweglichkeit?
Beweglichkeit= Wendigkeit+Geschwindigkeit
Zeit, um im Gelände von einem Punkt A zu einem Punkt B zu gelangen
Fahrzeug mit Fahrweg bestimmen die Beweglichkeit, zudem kommt dem Fahrer ein besonderes Augenmerk hinzu
Nennen sie neun Befahrbarkeitskriterien und erläutern sie diese für das Gelände und für die Straße!
Nennen sie 14 Einflussfaktoren, die Auswirkungen auf die Beweglichkeit im Gelände haben!
Geben sie Beispiele zu den folgenden Aspekten der Geländegängigkeit: Übertragung von Kräften, Überwindung von Hindernissen, Schwingungsanregung und sonstige, nicht durch die ersten drei genannten Aspekte berücksichtigten Einflüsse!
Beschreiben sie die für die geometrische Verträglichkeit wichtigen Größen Bodenfreiheit, Überhang und Böschungswinkel und erläutern sie kurz, was man unter der geometrischen Verträglichkeit versteht!
Ist das generelle Auskommen eines Fahrzeugs mit seiner Umgebung, bezogen auf seine Geometrie
Bodenfreiheit: Abstand Boden zum Fahrgestell
Überhang: Überstand Karosserie zum Rad, vorne wie hinten
Böschungswinkel: Winkel zwischen Fahrbahn und Geraden von Reifen und Aufbau
Erläutern sie, inwieweit der Fahrer als Mensch die Beweglichkeit im Gelände beeinflusst!
Erfahrung und Kenntnisse
phy./psy. Verfassung
Motivation
Mentalität
Durch welche Faktoren wird die maximale Geschwindigkeit im Gelände begrenzt? (sieben Faktoren)
erhöhte Fahrwiderstände aufgrund nachgiebigen Boden
Unverträglichkeit von Fahrzeugschwingungen
Einzelhindernisse
Sichtverhältnisse
Vorherbestimmbarkeit von Bodeneigenschaften
Beherrschbarkeit des Fahrzeugs
Sicherheit
Welcher qualitative Zusammenhang besteht zwischen der Maximalgeschwindigkeit v bei gegebener zulässiger 2,5-fachen Erdbeschleunigung und der Hindernisshöhe?
Wofür steht die Abkürzung NRMM?
Nato Reference Mobility Model:
Dient zur konkreten Befahrbarkeitsentscheidung und zur Ermittlung von Lastenheften
Nennen sie eine Möglichkeit einer statistischen Aussage mittels eines Diagramms für dei Geländebefahrbarkeit!
Erläutern sie, wie die drei wesentlichen Einflussfaktoren die Beweglichkeit im Gelände beeinflussen!
erhöhte Fahrwiderstände aufgrund des nachgiebigen Bodens, reduzierte übertragbare Antriebskräfte, große Steigungen, max. Antriebskräfte
Unverträglichkeit der Fahrzeugschwingungen für Mensch und Maschine
Einzelhindernisse, die die Fortbewegung hindern
Nennen sie vier Einflussfaktoren, die die Nachgiebigkeit des Bodens beeinflussen
Bodenart
Lagerungsdichte
Feuchtigkeit
Bewuchs
Hängen von Witterung, Jahreszeit, Vorgeschichte (Mehrfachüberfahrt) ab
Skizzieren sie die Bodendruckverteilung unter einem Rad und unter einem Kettenlaufwerk!
Bei Rad spricht man von Druckzwiebel, linien gelichen Drucks
Schwankungen von Druck bei Kette hängen von Kettenspannung ab
Nennen sie vier unterschiedliche Gebiete Deutschlands bezüglich der hauptsächlich vorkommenden Bodenarten!
Norddeutsches Tiefland
Mittelgebirge
Alpenvorland
Alpen
Welche Rolle spielen landwirtschaftlich genutzte Flächen bei der Bedeutung der Befahrbarkeit?
Landwirtschaftlich genutze Flächen werden regelmäßig gelockert und können dadurch nur eingeschränkt oder erschwert befahren werden
Welche Rolle spielen bewaldete Flächen bei der Beurteilung der Befahrbarkeit?
Bewaldete Flächen können auch die Befahrbarkeit einschränken, zusätzlich sollten eingeschränkte Sichtverhältnisse einbezogen werden
Nennen sie je ein Beispiel eines Bodens mit sehr hoher Tragfähigkeit, großer Tragfähigkeit, ausreichender Tragfähigkeit und sehr geringer Tragfähigkeit!
Fels-oder flachgründiger Steinboden>sandige Böden>sandig-lehmige Böden>Moor- und Torfböden
Wie wirken sich Witterungsverhältnisse auf die Beweglichkeit und die Geländegängigkeit aus?
Trockenheit: bindige Böden werden hart, Grundwasser wird abgesenkt
Nässe: Regen->bindige Böden werden weich, Überschwemmungen in Tälern
Schnee->starke Einschränkungen der Befahrbarkeit, vor allem von Böschungen
Tauwetter->bindige Böden werden breiig, wenn sie vor Frostbeginn nass werden
Frost: Tragfähigkeit der Böden wird erhöht, Oberflächenwasser kann nicht versickern
Durch welche vier Größen von Eigenschaften werden Bodenarten bezüglich der Befahrbarkeit charakterisiert?
Korngrößen und Korngrößenverteilung
Bodensubstanzen
Bodenzustand (Wassergehalt w, Bodendichte, Porosität)
Bodenfestigkeitsparameter (Kohäsion c, Winkel der inneren Reibung Phi, Drtuckfestigkeitskennwerte k_c, k_phi, n)
Welche drei Hauptarten von Böden gibt es? Charakterisieren sie diese!
Nichtbindige Böden (Reibboden): z.B. Sand, vernachlässigbare kleine Anziehungskräfte, d_k>0,06, einzelne Teile liegen locker aneinander
Bindige Böden (kohäsive Böden): z.B. Lehm, Schluff, Anziehungskräfte haben deutliche Auswirkungen, Feinanteile bilden Wasserhüllen und binden somit Teilchen, d_k zwischen 0,06 und 0,002 (auch kleinere Anteile möglich), wird beschrieben als zusammenhängende formbare Masse
Organische Böden: z.B. Torffböden, gekennzeichnet durch Reste von zersetzten Pflanzen oder tierischen Substanzen, können auch Mischformen zwischen organsischen und mineralischen Böden auftreten
Skizzieren sie eine Korngrößenverteilung für einen Sand- und für einen Lehmboden!
Sand besteht halt nur aus Sand, Lehm hat 40% bindigen Boden Anteil, Klei hat 80% bindigen Boden Anteil, Angabe in Gewichtsprozent
Schlämmkorn, also alles kleiner 0,063 wird durch Schlämmanalyse(Wasserding) und Sand durch sieben bestimmt
Charkaterisieren sie die Bodenart Ton, Schluff und Sand bezüglich der Korngröße!
Welche Eigenschaften benötigt man zusätzlich zur Korngrößenverteilung um auf mechnische Eigenschaften schließen zu können? Nennen sie drei!
Porosität
Dichte
Wassergehalt
Aus welchen Phasen ist der Boden zusammengesetzt?
Definieren sie die Begriffe Porenanteil, Porenziffer, relative Dichte und Verdichtbarkeit!
Erläutern sie den Feuchtigkeitsgehalt und den Sättigungsgrad!
Erläutern sie die Bodenklassifizierung über gewichtsanteile nach dem American Texture Triangle!
Summe muss immer 100 geben, somit immer zwei gegeben und das dritte ergibt sich dann
Von welchen Parametern hängt prinzipiell die maximal übertragbare Tangentialkraft eines Bodens ab?
T_max=c*A+F_z*tan(phi)
c: Kohäsionsbeiwert
A: Fläche der Verrippten Platte
F_z: Vertikallast
tan(phi): Beiwert der inneren Reibung
phi: Reibungswinkel (Winkel, unter dem der Boden belastet werden kann, ohne abzuscheren)
Welche Größen spielen bei der maximal übertragbaren Tangentialkraft bei einem idealen nichtbindigen und einem ideal bindigen Boden eine Rolle?
ìdeal nicht bindiger Boden: c*A sehr klein und kann vernachlässigt werden->Tmax=F_z*tan(phi)
ideal bindiger Boden: alles, also normale Formel
Skizzieren sie prinzipiell den Verlauf der Tangentialspannung als Funktion des Scherweges für einen dicht gelagerten und für einen locker gelagerten Boden!
mit Scherweg j
Erläutern sie die Funktionsweise eines dreiaxialen Kompressionsgeräts!
Zylindrische Probe in Gummistrumpf, hydraulischer Spannungszustand durch mit Druckluft oder Wasser gefüllten Plexiglaszylinder
Sigma 1 wird erhöht, bis es zum abscheren des Bodens kommt
Sigma 1 mehrmals erhöhen, mit Druckanstieg im Plexiglaszylinder
Mohrscher Sapnnungskreis entsteht
->durch mehrfaches widerholen entsteht Schergerade
Erläutern sie, wie man mit Hilfe eines dreiaxialen Kompressionsgeräts die Schergerade nach Mohr-Coulomb beschreibt!
Die Gleichung der Schergeraden ergibt sich zu Tau=c+p*tan(phi)
Bei nichtbindigen Böden läuft die Schergerade nahezu durch den Ursprung
Nennen sie sechs Methoden zur Bestimmung der Kohäsion c und des Reibungswinkels phi!
Torsionsversuch mit Rechteckplatte
Torsionsversuch mit Ring
linearer Scherversuch mit Rechteckplatte
Triaxialtests (nicht entwässert und entwässert)
Tests mit Flügelsonden
Was ist eine Bevameter?
“Bekker Value Meter”
Experimentelle Bestimmung der Scherfestigkeit (links) und der Druckfestigkeit mit unterschiedlcihen Platten (rechts)
Skizzieren sie prinzipiell den Verlauf der Scherspannungen für einen plastischen und für einen brüchigen Boden!
Erläutern sie den Zusammenhang der Scherfestigkeit eines Bodens mit dem Wassergehalt für einen Reibungsboden und für einen köhäsiven Boden!
Bei Reibungsböden sind die Tangentialkräfteverhältnisse kaum abhängig vom Wassergehalt
Übertragbarkeit bei tonartigen (kohäsiven) Böden deutlich vom Wassergehalt abhängig
bei Reibungsböden: Übertragung der Tangentialkräfte durch Reibung zwischen den Böden (nicht kohäsiv)
bei kohäsiven Böden: Übertragung durch kohäsive Kräfte aufgrund von Wassergehalt
Erläutern sie die Funktionsweise eines Ringschergeräts!
Vertikale Last durch Gewichte Aufgebracht. Durch Verdrehen und gleichzeitiges Messen von Drehmoment und Verdrehwinkel werden Graphen aufgenommen
Geben sie den Zusammenhang der Scherspannung mit dem Druck und dem Scherweg nach Janosi und Hanamoto an!
Worin besteht der Unterschied zwischen dem Tangentialspannungsverlauf nach Bekker für brüchigen Boden und dem von Janosi und Hanamoto für plastische Boden?
Anzahl der Bodenparameter unterschiedlich
Probleme bei Bekker die Schlupfkoeffizienten K1 und K2 zu bestimmen
Wie lautet das Gesetz nach Bekker für die Druckeinsinkungsbeziehung?
Wie bestimmt man rechnerisch die Bodenkennwerte für die Druckeinsinkungsbeziehung?
Bei welchen Böden spielt der Wassergehalt bezüglich der Druckeinsinkungsbeziehung eine große Rolle?
bindige Böden (kohäsive)
Bei welchen Böden spielt der Wassergehalt eine untergeordnete Rolle bezüglich der Bodenfestigkeit und der miximal übertragbaren Scherkräfte?
Reibungsböden, nicht bindige Böden
Was kann man mit einer Flügelsonde bestimmen?
Stab mit vier Flügeln->wird in Boden eingeschlagen->bei 0,15m und 0,3m Tiefe wird Drehmoment gemessen
Gemessenes Drehmoment spiegelt Köhäsion c wieder
nach Tau_max=c+p*tan(phi) kann p hier nicht aufgebracht werden, somit ungeeignet für Reibungsböden, da hier Reibungswinkel eine entscheidende Rolle spielt
Erläutern sei den Cone-Index! In welchen Einheiten wird der Cone Index angegeben?
Ist der Widerstand gegen das Eindringen. Zur Ermittlung wird Kegel-Penetrometer mit konst. v in Boden gedrückt, sich ergebende Wiederstandskraft wird über die Grundfläche des Kegels in Bodendruck umgerechnet.
1 bar ungefährt 14,5 psi
Zeichnen sie einen typischen Verlauf der Widerstandskraft, die mit einem Cone-Penetrometer gemessen wird, für einen Ton- und für einen Sandboden!
Erläutern sie den Remolding-Index RI und den Rating-Cone-Index RCI!
RI: Gibt Auskunft darüber, ob sich Boden durch Überfahren verfestigt oder entfestigt->dimensionslose Größe
RCI: gibt Auskunft, wie tragfähig der Boden nach 50 Überfahrten noch ist
Wenn RCI>VCI, dann GO
RCI=RI*CI
Welche Größen gibt es für unterschiedliche Bodenarten für den Remoulding-Index?
Welche Größen gehen in den Vehicle-Cone-Index ein?
Wie lautet die Befahrbarkeitsbedingung, die mit Hilfe des Vehicle-Cone-Index und mit Hilfe des Cone-Index für den Boden bestimmt werden kann?
einmaliges Überfahren, wenn CI>VCI
wenn RCI>VCI, dann fünfzig fache Überfahrt möglich
Nennen sie einen Vehicle-Cone-Index für für ein Ketten- und ein Radfahrzeug!
Kampfpanzer Leopard 2: VCI=25psi
10 Tonner GL: VCI=39psi
PKW: VCI=75psi
Nennen sie einen Cone-Index für zwei unterschiedliche Böden!
Ton: 40 psi
Sand: 80psi
Erläutern sie die Kraftverhältnisse bezüglich der vertikalen Kräfte und bezüglich der Tangentialkräfte am Rad auf nachgiebigen Boden!
Ansonsten halt Janosi-Hanamoto für Tangentilkraft und Bekker für Vertikal
Welche geometrischen Größen sollte man verändern, um den Rollwiderstand zu verkleinern?
Radius und Reifenbreite->Einfluss des Radius ist größer als Reifenbreite
Reifeninnendruck (nur halt keine geometrische Größe…)
Skizzieren sie den Normalspannungsverlauf unter einem rollenden Rad!
Skizzieren sie die Tangentialspannungen in der Kontaktfläche zwischen rollendem Rad und nachgiebigen Boden bei einem gezogenen und einem angetriebenen Rad! Worin bestehen die Unterschiede?
Während die Tangentialspannungen unter dem gezogenem Rad positiv sind, wechseln die Tangentialspannungen unter dem angetriebenem das Vorzeichen und werden in einem Großteil der Kontaktfäche negativ. Bei weiterer Steigerung des Antriebsmomentes stellen sich überall in der Kontaktzone negative Tangentialspannungen xz ein.
Worin besteht der Unterschied bezüglich des Rollwiderstandes bei Beachtung der elastischen Eigenschaften des Bodens?
z_el, die elastische Rückfesderung des Bodens
Erläutern sie, wie sich der Scherweg unter einem rollenden Rad und unter einem Kettenlaufwerk aufbaut!
Scherweg kann beim Rad ermittelt werden über die Relativgeschwindigkeit, die üner die Länge des Latsches aufintegriert wird.
Scherweg nimmt bei Rad monoton zu, bei Kette linear entlang der Kette
Bei Reifen wird der Scherweg auch als Schlupf bezeichnet
Wovon hängt das Verhältnis der maximal übertragbaren Umfangskraft bezogen auf die Vertikalkraft bei einem rein kohäsiven Boden und bei einem reinen Reibungsboden ab?
Bei kohäsiven Böden kommt es auf eine möglichst große Aufstandsfläche an, die mittlere Flächenpressung sollte möglichst klein sein:
kohäsiv: F_u=c*A
Reibboden: F_u/A=Tau_max=p*tan(phi)->F_z*tan(phi)=F_u
Welche Schlussfolgerungen lassen sich für die Aufstandsfläche im Hinblick auf die maximal übertragbaren Umfangskräfte ziehen?
für hohe Umfangskräfte benötigt man hohe Aufstandsfläche bei kohäsiven Böden
Bei Reibböden ist die maximale Umfangskraft unabhängig von Reifenabmessungen, die Reifenabmessungen sind jedoch wichtig bei der Betrachtung der Einsinkung und damit des Rollwiderstandes
Nennen sie eine Größenordnung für das Zugkraftverhältnis eines nassen, tonigen Lehms und eines trockenen tonigen Lehms mit Pfalnzenbewuchs!
Zugkraftverhältnis im Bereich 0 bis 1 in Abhängigkeit vom Schlupf
Skizzieren sie, wie sich der Traktionsbeiwert eines Kettenfahrzeugs für einen feuchten Sandboden und für einen nassen Tonboden in Abhängigkeit des spezifischen Bodendrucks ändert!
Erläutern sie den Begriff Wendewiderstand!
Kettenfahrzeuge lenken nicht wie Radfahrzeuge durch drehen der Räder, sondern durch unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten der Ketten. Kettenfahrzeuge können auch im Stand wenden um die Hochachse des Fahrzeugs mittels Drehung der Ketten in entgegengesetzte Richtung.
Aufgrund der Drehung um die Hochachse kommt es zu Tangetialgeschwindigkeiten der Kette, die zu Tangentialspannungen führen. Die Aufintegration der Spannungen, multipliziert mit dem Abstand zur Mitte der Aufstandsfläche (in Längsrichtung) ergibt das Wendewiderstandsmoment.
Wirkende Tangentialkräfte werden als Wendewiderstand F_w bezeichnet.
Was ist das Lenkverhältnis?
Lamda=L/S
lamda: Lenkverhältnis
L: Länge der Aufstandsfläche
S: Spurweite
->geht in Wendewiderstand ein, wenn Lamda klein, gute Wendigkeit und somit Beweglichkeit
Welches Produkt bestimmt die Beweglichkeit von Kettenfahrzeugen und erläutern sie, wieso dieses Produkt bei Kettenfahrzeugen ein Maß für die Beweglichkeit sein kann!
Nennen und erläutern sie ein Materialgesetz zur Beschreibung nachgiebiger Böden in der FEM!
Drucker-Prager-Cap
Das Drucker-Prager-Cap-Modell kombiniert eine kegelartige Fließfläche, die vom hydrostatischen Druck abhängt, mit einer Kappe, die den plastischen Bereich in Richtung der hydrostatischen Spannungsachse begrenzt. Dieses Modell berücksichtigt, dass Böden auch bei rein volumetrischer Kompression plastisch deformiert werden können.
Wie wird eine Schlämmanalyse durchgeführt und welches Hilfmittel findet dabei hauptsächlich Anwendung?
Bei der Schlämmanalyse zur Bestimmung der Korngrößenverteilung feiner Bodenpartikel (z. B. Ton und Schluff) wird das Aräometer als Hilfsmittel verwendet.
Das Verfahren basiert auf der Sedimentation nach dem Stokes’schen Gesetz, das die Absetzgeschwindigkeit von Partikeln in einer Flüssigkeit in Abhängigkeit von ihrer Größe und Dichte beschreibt. Mit einem Aräometer wird die Dichte des Bodensuspension gemessen, aus der die abgesetzten Korngrößen berechnet werden können.
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