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Werkstoffkunde erwre gretre ertzetertr erterterte ertetertert ertertert ertete...

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Werkstoffkunde für Computational Engineering V.2 Mechanische Leistungsfähigkeit Definition Festigkeit: - Fähigkeit eines Körpers, einwirkenden Belastungen Widerstand gegen Verformung und Trennung entgegenzusetzen

- Mögliche Beanspruchungsarten eines Bauteils

-Auf der Folie der Vorlesung stehen ein paar Bilder zur Veranschaulichung des Zugversuchs Spannung und Verformung: -

Eine auf einen Festkörper wirkende Kraft bewirkt eine Verformung Die Verformung kann reversibel (= elastisch) oder irreversibel (= plastisch) sein Bei elastischer Belastung geht die Verformung nach Wegnahme der Last wieder vollständig zurück Viele Stoffe, insbesondere Metalle, zeigen über einen großen Spannungsbereich linear-elastisches Verhalten

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Werkstoffkunde für Computational Engineering V.2 Elastische Verformung:

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Kraft reicht nicht aus, um die Bindungskräfte zwischen den Atomen zu überwinden Elastisches Verhalten wird durch Reversibilität der Verformung charakterisiert Die Verformung geht nach Wegnahme der Kraft vollständig zurück Die geleistete Arbeit wird dabei wieder vollständig abgegeben Bei vielen Stoffen (vor allem Metallen) existiert über einen großen Bereich linear elastisches Verhalten  Linearer Zusammenhang zwischen Kraft und Verlängerung, bzw. Spannung und Dehnung

Querkontraktion:

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Werkstoffkunde für Computational Engineering V.2

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Die Volumendehnung e bei HOOKE‘schem Werkstoffverhalten errechnet sich zu

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Der Werkstoff ist inkompressibel (e=0), wenn die Querkontraktionszahl n = 0,5 ist. Bei n = 0 hat die Normalspannung einer Richtung keine Auswirkung auf die Verzerrungen der beiden anderen Richtungen Der Wertebereich für die Querkontraktionszahl ergibt sich zu 0 ≤ n ≤ 0,5. Elastizitätsmodul (E-Modul, Young‘s Modulus) die Querkontraktionszahl (Poissonzahl, Poisson‘s ratio) und das Schubmodul (G-Modul, Shear Modulus) sind voneinander abhängig:

Zugversuch: elastische und plastische Dehnung:

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Werkstoffkunde für Computational Engineering V.2

Zugversuch – Dehnungen:

Definition der Festigkeitsgrößen:

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Werkstoffkunde für Computational Engineering V.2 Definition der Verformungskenngrößen:

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Werkstoffkunde für Computational Engineering V.2 Änderung der Festigkeits- und Verformungskennwerte bei hohen Temperaturen:

Steifigkeit; Festigkeit und Dichte unterschiedlicher Werkstoffe:

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Werkstoffkunde für Computational Engineering V.2 Spannung-Dehnung-Kurven unterschiedlicher Werkstoffe:

Definition Streckgrenzenverhältnis: Verhältnis von Streckgrenze zur Zugfestigkeit:

Das Streckgrenzenverhältnis ist ein Maß für die Belastungsfähigkeit nach Überschreiten der Streckgrenze!

Elastische Verformung und Bruch mikroskopisch: Gittervorgänge

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Werkstoffkunde für Computational Engineering V.2 Trennbruch makroskopisch: -

Trennbruch erfolgt bei Überschreiten der Zugfestigkeit Bruchrichtung ist senkrecht zur größten Hauptzugspannung

Plastische Verformung; mikroskopisch: Gittervorgänge

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Plastische Verformung erfolgt durch Abgleiten in Richtung der größten Schubspannung (= bleibende Verschiebung der Atome) Für bleibende Verformung sind Schubspannungen notwendig!

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Werkstoffkunde für Computational Engineering V.2 Abgleitvorgänge: Abgleitung findet nicht in genau einer Ebene, sondern in einer Schar paralleler Ebenen statt.

Bruchformen:

Einflussfaktor Werkstoff:

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Werkstoffkunde für Computational Engineering V.2 Einflussfaktoren auf die Verformungsfähigkeit: -

Werkstoffeigenschaften geringe Verformungsfähigkeit bei Werkstoffen hoher Festigkeit Bauteilgeometrie duktile Werkstoffe, gekerbt  erhöhte Zugfestigkeit. Verformungsfähigkeitsverlust durch mehrachsigen Spannungszustand im Kerbgrund Technologischer Einfluss ungleiches Gefüge wirkt sprödbegünstigend (fehlerhafte Wärmebehandlung, Schweißnahtbereiche) Beanspruchungsgeschwindigkeit hohe Beanspruchungsgeschwindigkeit Verformungsfähigkeitsverlust Temperatur TRT: tendenziell Zunahme der Duktilitätseigenschaften

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