Festigkeitsberechnung

1. Auslegung/Dimensionierung -> erforderliche Abmessung für vorliegende Belastung/Material/Sicherheit

2. Nachweis -> Bestimmung der vorhandenen Sicherheit für gegebene Belastung/Material/Abmessung

• Flächenberührung

• Linienberührung

• Punktberührung

• Schubbeanspruchungen auf Oberfläche

• nur in Zusammenhang mit Flächenpresung/Hertzscher Pressung

  
  

Punkt- & Linienberührungen mit kleinen Kontaktflächen und hoher lokaler Beanspruchung

-> führt zu minimaler elastischer Veformung und somit zu einer Flächenberührung

es entsteht eine maximale Beanspruchung kurz unterhalb der Oberfläche

Drucknormalspannung auf zwei Oberflächen gleicher Krümmung, wenig Spannungsänderung (Achtung Kantenpressung!)

1. lokale Krümmungsradien im Berühungspunkt-/linie (r>0: Vollkörper, r=inf.: Ebene, r<0: Hohlkörper)

2. E-Modul E

3. Querschnittskontraktionszahl v

4. Anpresskraft F

5. Länge der Berührungslinie l

-> Dimensionierung erfolgt gegen Brinellhärte

Er wird zur Schwerpunktachse hin immer minimal

• Material

• Größe/Geometrie/Kerben

• Beanspruchungsart/Spannungszusammensetzung

• Oberflächengüte

• Wärmebehandlung/Oberflächenverfestigung

• usw.

• Technologischer Größeneinfluss

• Oberflächeneinfluss

• Temperatur

• Alterung und Umwelt

• Formzahl/Kerbwirkung

• Anisotropie (Richtungsabhängig, z.B. Faserverbundwerkstoffe/Walzstahl)

1. statisch:

   • Fließen

   • Brechen

   • Knicken

2. dauerhafte wechselnde dynamische Belastung bewirkt Ermüdung

   (kann deutlich geringer sein als die dynamische)

Material im inneren des Werkstücks ist in der Lage die stark belasteten Ränder zu stützen (insb. wenn lokales Fließen des Werkstoffes zulässig ist)

Sicherheitsbeiwert S

• richtet sich nach dem Belastungsfall (zw.1&4)

• die “Unsicherheiten” der Berechnung werden berücksichtig

Werkstoffkennwert K

• Ergibt sich aus Werkstoffkennwerten und dessen schwächenden Fakoren

• “Störstellen des Kraftflusses” (inbesondere bei Änderung der inneren oder äußeren Bauteilkonturen)

  -> Kerben, Absätze, Risse, Lunker

• Festigkeit wird durch Kerben verringert - vorallem bei dynamischer Belastung von Bedeutung ->Kerbwirkungszahl ß(experimetell bestimmt, Annäherung über Formzahl und Stützzahl)

• Kann eine Stützwirkung bei ungleichmäßiger Spannungsverteilung bewirken

  
  

  
  

• Entlastungskerben (12%)

• Druck-Vorspannung (42%)

• Entlastungskerben & Druck-Vorspannung Kombiniert (97%)

• bei einem bestimmten Schnittwinkel ist die Schubspannung Null

  (=Hauptspannungsebene)

• Normalspannungen in der Hauptschnittebene=Hauptspannungen

• die maximale Schubspannung tritt in Ebene auf, die gegenüber der Hauptspannungsebene 45° geniegt sind

Die Spannung nimmt mit zunehmender Entfernung vom Ort der kritischen Spannung ab.

-> plastische Dehnung über Zeit bei konstanter Temperatur

1. Belastungsdehnung

2. Primäres Kriechen

3. Sekundäres Kriechen

4. Tertiäres Kriechen