Vorlesung: Bauteileigenschaften und Einflussfaktoren

Einflussfaktoren auf die Lebensdauer eines Bauteils

• Werkstoff

  • Unterschiedliche Materialien (Alu, Stahl, Carbon, etc.) haben Einfluss auf die Lebensdauer.
  • Beispiel: Unterschiedliche Fahrradrahmen.

• Beanspruchung

  • Mechanische, thermische, chemische Belastungen können statisch, zyklisch oder dynamisch sein.

• Konstruktion

  • Unterschiedliche Querschnitte und Wandstärken beeinflussen die Lebensdauer.
  • Beispiele: Querschnitt, Widerstandsmomente.

• Herstellung

  • Unterschiedliche Herstellungsverfahren wie Guss, Umformung, Schweißen beeinflussen die Eigenschaften.
  • Beispiel: Unterschiede in Werkstoffeigenschaften bei gegossenen oder umgeformten Bauteilen.

• Wartung

  • Regelmäßige Überprüfungen und Reinigungen können die Lebensdauer verlängern.

Festigkeitsnachweis

• Rechnerischer Festigkeitsnachweis als Beispiel bei mechanischer, statischer Zugbelastung.

  • Spannung (Sigma) = Kraft (F) / Fläche (A)
  • Einheiten: Newton pro Quadratmillimeter oder Megapascal.

• Werkstoffprüfung

  • Ermittlung von Werkstoffeigenschaften an Proben (Probengeometrie S0).
  • Zugfestigkeit (Rm) wird aus maximaler Kraft (Fmax) und Probenquerschnitt S0 berechnet.

• Vergleich der Spannungen

  • Spannung im Bauteil < Zugfestigkeit (Rm), dann ist der Festigkeitsnachweis erbracht.
  • Wenn Spannung = Zugfestigkeit, bedeutet das Versagen (Bruch des Bauteils).

Sicherheitsfaktoren

• Notwendigkeit von Sicherheitsfaktoren

  • Unsicherheiten bei Eingangsgrößen wie Querschnitt, Belastung und Werkstoffeigenschaften.
  • Sicherheitsfaktor (S) = Zugfestigkeit (Rm) / berechnete Spannung.
  • Sicherheitsfaktor sollte > 1 sein.

• Beispiel

  • Werkstoff mit Zugfestigkeit von 500 Megapaskal, Sicherheitsfaktor 1,5 ergibt zulässige Spannung von 333 Megapaskal.

• Unsicherheitsfaktoren

  • Wahl des Sicherheitsfaktors hängt von Unsicherheiten der Eingangsgrößen und potenziellen Schadensfolgen ab.

Zusammenfassung

• Die Kenntnis über die Einflüsse auf die Lebensdauer und Festigkeit von Bauteilen ist entscheidend für die Konstruktion und Fertigung.
• Sicherheitsfaktoren sind notwendig, um Unsicherheiten in der Bauteilauslegung zu berücksichtigen.