Ermudungsrisse: Erkennen, sicher beurteilen, vermeiden by Hans Albert Richard

By Hans Albert Richard

Das Fachbuch Ermudungsrisse beschaftigt sich mit der Auslegung von Bauteilen nach Festigkeitskriterien sowie der examine von Schaden durch Risswachstum bei Belastung mit konstanter Amplitude und bei Betriebsbelastung. Die Ermittlung und Darstellung bruchmechanischer Werkstoffkennwerte und -kennfunktionen wird behandelt. Selbsterklarende Abbildungen zu charakteristischen Anwendungsbeispielen aus der Praxis visualisieren uberzeugend die dargestellten Sachverhalte. Die zweite Auflage wurde um ein weiteres Praxisbeispiel erweitert.

Der Inhalt

Auslegung von Bauteilen und Strukturen nach Festigkeitskriterien - Schaden durch Risswachstum - Grundlagen der Bruchmechanik - Ermudungsrisswachstum bei zyklischer Belastung mit konstanter Amplitude - Experimentelle Ermittlung bruchmechanischer Werkstoffkennwerte - Ermudungsrisswachstum bei Betriebsbelastung - Analytische und numerische Simulation - Praxisbeispiele

Die Zielgruppen

Ingenieure mit den Schwerpunkten Entwicklung, Konstruktion, Berechnung, Werkstoffentwicklung, Werkstoffprufung, Schadensanalyse, zerstorungsfreie Prufung und Qualitatsmanagement Studierende der Ingenieurwissenschaften insbesondere des Maschinen- und Flugzeugbaus, des Wirtschafts- und Bauingenieurwesens, der Verfahrens- und Werkstofftechnik sowie verwandter Gebiete an Universitaten und Fachhochschulen

Uber die Autoren
Prof. Dr.-Ing. habil. Hans Albert Richard leitet die Fachgruppe Angewandte Mechanik der Universitat Paderborn und lehrt u.a. Technische Mechanik und Strukturmechanik. Prof. Dr.-Ing. habil. Manuela Sander leitet den Lehrstuhl fur Strukturmechanik an der Universitat Rostock und lehrt u. a. Technische Mechanik und Betriebsfestigkeit.

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3 Systematisierung der Rissarten in Bauteilen und Strukturen Typische Rissarten, wie sie sehr häufig in Bauteilen und Strukturen auftreten, sind in Bild 2-21 dargestellt. Im Wesentlichen unterscheidet man folgende Rissarten: • durchgehende Risse, • Oberflächenrisse, • Innenrisse und • Eckenrisse. a) beidseitige Außenrisse durchgehender Innenriss Oberflächenriss im Bauteil Oberflächenriss in Welle Oberflächenriss, ausgehend von einer Bohrung kreisförmiger Innenriss (”penny shaped crack”) Innenriss in Welle elliptischer Innenriss viertelkreisförmiger Eckenriss viertelelliptischer Eckenriss Eckenriss, ausgehend von einer Bohrung Außenriss b) c) d) Bild 2-21 Typische Rissarten (Bruchflächen) in Bauteilen und Strukturen a) durchgehende Risse b) Oberflächenrisse c) Eingeschlossene Innenrisse d) Eckenrisse Die einfachsten Rissformen sind die durchgehenden Risse, Bild 2-21a, wie sie in meist dünnen und scheibenförmigen Bauteilen oder in Proben auftreten (vergleiche auch das Risswachstum in Bild 2-5 und Bild 2-7 bis Bild 2-10).

3 oder [2-31]) im Bauteil entscheidend. Die Trennung des Bauteils erfolgt senkrecht zur Hauptnormalspannung (siehe z. B. Bild 2-6a), der Bruch verläuft in der Regel verformungsarm. Ein Gleitbruch wird durch die maximale Schubspannung (Hauptschubspannung, siehe z. B. 3 oder [2-31]) im Bauteil hervorgerufen und erfolgt bei einer zugbeanspruchten Scheibe unter 45° zur Scheibenebene, Bild 2-6b. Dem Gleitbruch gehen in der Regel größere Bauteilverformungen voraus. Trennbruch- und Gleitbruchflächen unterscheiden sich meist sehr deutlich.

Kapitel 1) geht man i. Allg. von fehlerfreien Bauteilen aus. Mögliche Ungänzen werden unter Umständen durch erhöhte Sicherheitsfaktoren berücksichtigt. Die Existenz von Fehlern und Rissen ändert aber das Festigkeitsverhalten von Bauteilen und Strukturen grundlegend. So kommt es vor, dass technische Produkte weit unterhalb der statischen Festigkeit oder der Dauerfestigkeit des Materials versagen (siehe z. B. die Schadensfälle in Kapitel 2). Die technische Bruchmechanik (siehe [3-1] bis [3-9], [3-15], [3-16]) als fachübergreifende Disziplin zwischen der Technischen Mechanik und der Werkstofftechnik geht grundsätzlich von der Existenz von Rissen in Bauteilen und Strukturen aus.

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