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Azkaenion
Anmeldungsdatum: 21.06.2020
Beiträge: 301
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 Azkaenion Verfasst am: 21. Feb 2021 10:59 Titel: Fortpflanzung von Kräften |
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Hallo!
Wenn ich einen Hohlkörper aus Metall belaste.
Dann nehmen ja die äußersten Schichten die Kraft auf.
Deformation etc.
Wir reden jetzt vom elastischen Bereich oder nur sehr geringer plastischer Verformung.
Die Kraft wird doch bis in das Innere übertragen.
Bis zu der Oberfläche die dann nach Innen zeigt.
Oder bin ich da falsch?
Ich erinnere mich da an das Bild einer gigantisch großen Welle, die zerbrochen ist, weil an einer Fehlstelle im Inneren ein Riss immer weiter gewachsen ist.
Das ist natürlich ein anderer Vorgang.
Aber das zeigt doch, das die Kraft weiter übertragen wird.
Wenn ich jetzt ein Metall habe, das eine Passivschicht hat, dann wird diese doch ab einer gewissen Dicke die Materialeigenschaften an der Oberfläche für Rissinitiierung verändern.
Weil sie z.b. bei Edelstahl oder Titan sehr spröde ist.
Anders als das Grundmaterial.
Ist die Passivschiht nur wenige Nanometer dick ist sie elastisch und kein Ort für Rissentstehung.
Ist sie zu dick, können in ihrer spröden Oberfläche Risse initiieren.
Jetzt sagen wir, das ich im Inneren eine Passivschicht von ein paar mm habe.
Wird diese dann durch die äußerlich angelegte Belastung Risse bekommen?
Oder reicht die äußerlich angelegte Kraft doch nicht so weit? |
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3391
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| ML Verfasst am: 21. Feb 2021 11:14 Titel: Re: Fortpflanzung von Kräften |
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Hallo,
| Azkaenion hat Folgendes geschrieben: |
Jetzt sagen wir, das ich im Inneren eine Passivschicht von ein paar mm habe.
Wird diese dann durch die äußerlich angelegte Belastung Risse bekommen?
Oder reicht die äußerlich angelegte Kraft doch nicht so weit? |
das ist aber eine sehr unpräzise Frage. Ich denke, dass im Inneren weniger starke Dehnungen auftreten als direkt an einer (spitzen) Angriffsfläche einer äußeren Kraft.
Wenn Du aber voraussagen willst, was passiert, wirst Du um FEM-Simulationen oder physikalische Tests nicht umherkommen. Dann musst Du Dich auch entscheiden, welche Geometrie und Materialien Du verwendest.
Viele Grüße
Michael |
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Azkaenion
Anmeldungsdatum: 21.06.2020
Beiträge: 301
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| Azkaenion Verfasst am: 21. Feb 2021 11:24 Titel: |
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FEM Simulationen sagen mir jetzt nichts.
Sprich man müßte, wenn man so etwas erwartet und nicht will das es diese Risse im Inneren dann gibt, z.b. die Materialstärke entsprechend anpassen, vielleicht noch Verstrebungen einbauen, damit der Hohlkörper steifer wird in sich und somit im Inneren praktisch nix mehr an Kräften ankommt, was diese Risse in der sehr spröden Passivschiht bilden könnte.
Von mir aus dann anstatt 5 mm Materialdicke nimmt man dann 10 mm usw.
Wie ist es eigentlich wenn das ganz nur im rein elastischen Bereich belastet wird?
Kriechvorgänge im laufe der Jahrhunderet lasse ich jetzt mal weg.
Da diese zu mimimalst sind. |
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Frankx
Anmeldungsdatum: 04.03.2015
Beiträge: 982
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| Frankx Verfasst am: 21. Feb 2021 18:24 Titel: |
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| Zitat: | | Sprich man müßte, wenn man so etwas erwartet und nicht will das es diese Risse im Inneren dann gibt, z.b. die Materialstärke entsprechend anpassen, vielleicht noch Verstrebungen einbauen, damit der Hohlkörper steifer wird in sich und somit im Inneren praktisch nix mehr an Kräften ankommt, was diese Risse in der sehr spröden Passivschiht bilden könnte. |
Man kann heute mit Kenntnis der angreifenden Kräfte, der verwendeten Materialien und der Geometrie recht genau die Belastung (Spannungen, Verformungen) an jeder Stelle eines Bauteils berechnen und damit Aussagen zur Lebensdauer treffen.
Das entsprechende Berechnungsverfahren nennt sich FEM (Finite Elemente Methode), wie Michael bereits erwähnt hat.
Das Problem ist also weniger die Berechnung selbst, als die Ermittlung der Eingabedaten. Wie groß sind genau die angreifenden statischen und dynamischen Kräfte und Momente? Wie exakt stimmt die modellierte Geometrie mit der realen Geometrie überein? Wie genau stimmen die angenommenen Werkstoffdaten mit den realen Werten überein? Welche Umweltbedingungen (z.B. Temperatur) spielen noch eine Rolle? ...
| Zitat: | | Wie ist es eigentlich wenn das ganz nur im rein elastischen Bereich belastet wird? |
Wenn die Belastung nur im elastischen Bereich erfolgt, dann geht auch nichts kaputt.
Allerdings kann es auch im "elastischen" Bereich zu geringfügigen Werkstoffveränderungen kommen, weshalb bei dynamischer (Dauer-) Belastung niedrigere zulässige Werte anzusetzen sind.
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