Alfred Böge Technische Mechanik - PP99

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Für Festigkeitsrechnungen an Bauteilen, die in
dieser Weise belastet werden, ist die im Dauerschwingversuch
nach DIN 50100 ermittelte Wechselfestigkeit
sW oder tW maßgebend (Werte in Tabelle
5.8).
Wie Tabelle 5.8 zeigt, ist die Wechselfestigkeit
immer kleiner als die entsprechende Schwellfestigkeit:
Ein wiederholt hin- und her gebogenes
Bauteil bricht nach einer geringeren Anzahl Lastwechsel
als ein schwellend belastetes Teil.
5.12.2.4 Gestalt und Dauerfestigkeit
Die Festigkeitswerte sSch, tSch, sW, tW aus dem
Dauerschwingversuch nach DIN 50100 werden
mit dem Sammelbegriff „Dauerfestigkeit sD, tD“
bezeichnet. Man ermittelt sie an glatten, polierten
Stäben mit einem Durchmesser von 7 bis 15 mm,
am häufigsten als Biegewechselfestigkeit sbW.
Sollen die an Probestäben gemessenen Festigkeitswerte
auf Bauteile anderer Größe, Form und Oberfläche
übertragen werden, dann ist noch zu beachten:
a) Größe und Dauerfestigkeit
Die Dauerfestigkeitswerte nehmen vor allem bei
Biegebeanspruchung mit steigendem Durchmesser
ab. Bei Großteilen muss also mit kleineren Werten
gerechnet werden.
b) Form und Dauerfestigkeit
Die meisten Bauteile weichen von der Form des
Probestabs ab, hauptsächlich durch Kerben jeder
Form. Im erweiterten Sinn ist jede schroffe Querschnittsänderung
eine Kerbe.
Die Kerbe ruft im Querschnitt örtliche Spannungsspitzen
hervor. Messungen zeigen, dass die Spannungsspitze
im Kerbgrund ein Mehrfaches der
rechnerischen Spannung betragen kann. Die rechnerische
Spannung heißt Nennspannung sn. Die
Spannungsspitze wird umso größer, je spitzer die
Kerbe ist; jedoch tritt nicht bei allen Werkstoffen
die Spannungserhöhung in gleichem Maß auf.
Hochlegierte und gehärtete Stähle sind am kerbempfindlichsten,
Gusseisen und viele Leichtmetalllegierungen
sind wenig kerbempfindlich.
Die Wechselfestigkeit ist diejenige Spannung,
die ein wechselnd belasteter, glatter,
polierter Probestab dauernd erträgt,
ohne zu brechen.
Beispiele (siehe Tabelle 5.8, Seite 385):
sb Sch, E335 ¼ 435 N/mm2 tt Sch, E295 ¼ 160 N/mm2 ¼ 310 N/mm2 szW, E360
ttW, S235JR ¼ 105 N/mm2 5 Festigkeitslehre
Beachte: Die Beanspruchungsart wird mit
kleinem, die Belastungsart mit großem Buchstaben
gekennzeichnet.
Beispiele:
10 % weniger bei 20 mm Durchmesser
20 % weniger bei 30 mm Durchmesser
30 % weniger bei 50 mm Durchmesser
40 % weniger bei 100 mm Durchmesser
Beispiele für Kerben:
Wellenabsätze, Keilnuten, Bohrungen,
Naben.
Spannungsverlauf im Kerbquerschnitt
(Belastungsart wechselnd,
Beanspruchungsart Zug/Druck).