Kapitel 7 - Teil 3 - Festigkeitslehre Übersicht Flashcards
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Warum ist die Festigkeitslehre für die Mechanik zentral?
→ Weil sie beschreibt, wie Bauteile auf Belastungen reagieren und ob sie sicher und funktionsfähig bleiben.
Welche Kernfragen klärt die Festigkeitslehre?
→ Welche Spannungen und Dehnungen entstehen? Bleibt das Material im elastischen Bereich? Wann versagt es?
Warum müssen Ingenieure Spannungen berechnen?
→ Um Dimensionen, Werkstoffe und Sicherheiten so zu wählen, dass Bauteile nicht brechen oder plastisch werden.
Welche Anwendungen gibt es in der Technik?
→ Brücken, Krane, Maschinenwellen, Druckbehälter, Flugzeugtragflächen, Fahrzeugrahmen, Bauwerke, Turbinen.
Was ist die Grundlage jeder Auslegung?
→ Die Kenntnis der maximalen Beanspruchung und des zulässigen Spannungsbereichs des Materials.
Warum ist das Hooke’sche Gesetz essenziell?
→ Es verbindet Spannung und Dehnung linear und ermöglicht erste Abschätzungen im elastischen Bereich.
Welche Materialkennwerte braucht man unbedingt?
→ Elastizitätsmodul E,
Schubmodul G,
Streckgrenze σ Y ,
Zugfestigkeit σ U ,
Poissonzahl ν.
Wie beeinflusst das Flächenträgheitsmoment die Biegung?
→ Ein größeres I verringert Spannungen und Durchbiegungen unter Biegmomenten.
Was ist das Widerstandsmoment und wofür braucht man es?
→ 𝑊 = 𝐼 / 𝑦 max
– es bestimmt, welche Biegungsspannung bei gegebenem Moment entsteht.
Warum betrachtet man Torsion in vielen Maschinen?
→ Weil Wellen und Rotoren unter Verdrehung stehen – Schubspannungen und Verwindungen müssen sicher sein.
Wie definiert man Sicherheitsfaktor?
→ Verhältnis zulässiger Spannung (Materialgrenze geteilt durch Reserve) zur berechneten Beanspruchung.
Warum ist die Kerbwirkung wichtig?
→ Kerben und Bohrungen erhöhen lokal die Spannung – ohne Korrektur bricht das Teil unerwartet.
Wann nutzt man das Mohr’sche Spannungskreis?
→ Um Hauptspannungen und maximale Schubspannungen aus beliebigen
𝜎 𝑥 , 𝜎 𝑦 , 𝜏 𝑥 𝑦 zu finden.
Wie helfen Versagenskriterien wie Tresca und von Mises?
→ Sie geben maßgebende Spannungswerte für Beginn der plastischen Fließgrenze in Mehrachsbeanspruchung.
Wofür braucht man die Knickberechnung?
→ Um schlanke Stützen (Pfeiler, Säulen, Gestänge) vor Knicken und plötzlichem Versagen zu schützen.
Was bedeutet Dauerfestigkeit (Fatigue)?
→ Die Fähigkeit, wechselnde Lasten über viele Zyklen auszuhalten – entscheidend für rotierende und schwingende Bauteile.
Warum ist Schubfluss bei Balken relevant?
→ Er zeigt, wie Querkräfte im Querschnitt verteilt werden und ob Schubversagen auftritt.
Wie hängt Festigkeitslehre mit Konstruktion und Fertigung zusammen?
→ Sie beeinflusst Wahl von Form, Dimensionen, Werkstoff und Fertigungsverfahren zur Spannungsminimierung.
Welche Rolle spielt die Temperatur?
→ Temperaturschwankungen ändern Materialkennwerte und können zu thermischen Spannungen führen.
Warum müssen Bauteile immer auf Elastizitätsgrenzen ausgelegt werden?
→ Um bleibende Verformungen oder Ermüdungsrisse bereits im Betrieb zu vermeiden.
Wie fließt das Wissen um Spannungen in die Normung ein?
→ Sicherheitsrichtlinien und Normen legen zulässige Spannungen für verschiedene Werkstoffe fest.
Was lernt man über plastische Verformung?
→ Die irreversiblen Dehnungen, die Bauteile oft dichter an ihre Bruchgrenze bringen.
Warum ist die Festigkeitslehre interdisziplinär?
→ Sie verbindet Materialwissenschaft, Mechanik, Mathematik und Fertigungstechnik.
Wie trägt Festigkeitslehre zur Ressourceneffizienz bei?
→ Durch optimierte Bauteilabmessungen reduziert sie Materialverbrauch und Gewicht.
