In diesem Kurstext gehen wir auf die Beanspruchungsarten in der Maschinentechnik näher ein. Die unterschiedlichen Beanspruchungsarten können einzeln oder in Kombination auftreten.
Für ein optimales Verständnis helfen dir einige anschauliche Beispiele und abschließende, umfangreiche Abbildungen zu dem Thema, sowie ein zusammenfassender Videoclip..
Beanspruchungsarten – Einführung
Ein im Betrieb befindliches Maschinenteil ist einer Vielzahl von Beanspruchungsarten ausgesetzt. Im Rahmen dieses Kurses stellen wir dir diese Größen einzeln vor und gehen ebenfalls auf deren Zusammenwirken näher ein.
Die nachfolgenden Beanspruchungsarten werden näher betrachtet:
- Zug – Zugbeanspruchung
- Druck – Druckbeanspruchung
- Biegung – Biegebeanspruchung
- Torsion – Torsionsbeanspruchung
In der nachfolgende Abbildung findest du eine einfache Darstellung der Beanspruchungsarten:
Dabei ist auch zu untersuchen in welcher Weise die Beanspruchungen wirken:
- Statische Beanspruchung – Die Beanspruchung ist konstant und erfährt in der Intensität keine Änderung
- Dynamische Beanspruchung – Die Beanspruchung ist nicht konstant, weist aber eine sich wiederholende Änderung der Intensität auf. Der zeitliche Verlauf ist Sinusförmig.
- Regellose Beanspruchung – Die Beanspruchung ist nicht konstant und weist in Hinblick auf die Intensität auch kein sich wiederholende Muster auf. Es ist keine Regelmäßigkeit im zeitlichen Verlauf gegeben.
In der nachfolgende Abbildung findest du eine einfache Darstellung der zeitlichen Verläufe. Der Graph stellt eine Abhängigkeit zwischen der Zeit (t) und der Kraft (N / Nm) her.
Grenzwerte einer Beanspruchung
Um die maximale Belastbarkeit von Maschinenteilen oder genauer gesagt, der dafür verwendeten Werkstoffe, ermitteln zu können, werden unzählige unterschiedliche Versuche durchgeführt. Die Versuche nutzen unterschiedlichste Beanspruchungen in Hinblick auf
- Stärke,
- Dauer,
- Kontinuität, oder
- Kombination.
Letztlich erhält man aus der Auswertung aller Versuche eine oder mehrere Zahlenangaben, die eine Bauteilsicherheit bei nicht Überschreiten gewährleisten. Man spricht jetzt von einem Grenzwert.
Der Grenzwert ist je nach Art und Dauer der Beanspruchung verschieden. So existieren für ein Bauteil unterschiedliche Grenzwerte, je nachdem ob eine
- Zug- oder Druckbeanspruchung,
- Biegebeanspruchung oder Torsionsbeanspruchung,
- Normalkraft oder Querkraft
auftritt.
- Auch die Wirkung zweier oder mehrere Beanspruchung zeitgleich führt zu einer Änderung des Grenzwertes (dieser reduziert sich).
- Hinzu kommt, dass ausgehend von der statischen Beanspruchung der Grenzwert mit zunehmender Unregelmäßigkeit (dynamisch, regellos) ebenfalls weiter abnimmt.
Nachdem wir uns im ersten Schritt mit den Formen der Grundbeanspruchungen befasst haben, gehen wir im nächsten Schritt über zur Zugbeanspruchung.
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