Wirbelstrukturen im
4 - dimensionalen
gekrümmten Raum
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Gestaltfestigkeit


Allgemein

Unter der Gestalt­festigkeit versteht man die Dauer­festigkeit eines dynamisch beanspruchten Bauteil­quer­schnitts unter zusätz­licher Berück­sichti­gung der festig­keits­mindernden Ein­flüsse der Bauteil­gestalt.

    Die wesent­lichen Ein­flüsse sind dabei:
  • die Form des Bauteils
  • Bearbeitungsqualität
  • Rohteilabmessungen (Bauteildicke)

Zur Ermittlung der Gestaltfestigkeit werden vorab 3 Werte benötigt:

Als Ergebnis erhält man einen Faktor, der im Anschluss mit der Grenz­spannung multi­pliziert wird.
⇨ zurück ... zulässige Spannung
⇨ zurück ... Torsion berechnen




Gestaltfestigkeit berechnen

Wie groß ist der Oberflächenbeiwert b₁ ?
(⇨ siehe Diagramm)

(0.4 ... 1)

Wie groß ist der Größenbeiwert b₂ ?
(⇨ siehe Diagramm)

(0.6 ... 1)

Wie groß ist die Kerbwirkungszahl βk ?
(⇨ siehe Tabelle)

(1.3 ... 3)






Der zulässige Wert beträgt:   Faktor = 0.21  

⇨ zurück ... zulässige Spannung
⇨ zurück ... Torsion berechnen




Oberflächenbeiwert: b₁

Je rauher die Ober­fläche, desto kleiner wird bei zuneh­mender Zug­festig­keit der Ober­flächen­beiwert. Im Durch­schnitt liegt er bei 0,8.


  ⇨ zum Eingabefeld b₁



Größenbeiwert: b₂

Je größer der Werk­stück­durch­messer, desto kleiner der Ober­flächen­beiwert.
Im Durch­schnitt liegt er bei 0,8.


  ⇨ zum Eingabefeld b₂



Kerbwirkung

Ungekerbte Quer­schnitte weisen einen ungestörten Kraft­fluss auf, und führen damit zu einer gleich­mäßigen Span­nungs­verteilung.
Quer­schnitts­ände­rungen dagegen führen zu Ver­dich­tungen der Kraft­linien und zu Span­nungs­spitzen. Die Kerb­form und die Kerb­empfind­lichkeit des Werk­stoffes beein­flussen maß­geblich die Festig­keit.

Kerbwirkungszahlen βk (Stahl)
(∗ Werte gelten nur für Zugbelastung)

Form der Kerbe Werk-
stoff
βk
Biegung
βk
Torsion
 Welle ohne alles
S185
...E335
1
1
 S185
 Welle mit Absatz
S185
1,6
1,4
 Welle mit Rundkerbe
S185
1,6
1,4
 Welle mit Sich.-Einstich
S185
2,6
2,6
 Welle mit Passfedernut
S185
1,9
1,6
 Welle mit Sch.-federnut
S185
2,2
2,2
 Welle mit Nabenverb.
S185
2
1,5
 Welle mit Querbohrung
S185
1,4
1,4
 Flachstab mit Bohrung
S185
1,3
1,6∗
 S235JR
 Welle mit Absatz
S235JR
1,7
1,5
 Welle mit Rundkerbe
S235JR
1,7
1,5
 Welle mit Sich.-Einstich
S235JR
2,7
2,7
 Welle mit Passfedernut
S235JR
1,9
1,6
 Welle mit Sch.-federnut
S235JR
2,4
2,4
 Welle mit Nabenverb.
S235JR
2
1,5
 Welle mit Querbohrung
S235JR
1,5
1,5
 Flachstab mit Bohrung
S235JR
1,4
1,7∗
 S275JR
 Welle mit Absatz
S275JR
1,8
1,6
 Welle mit Rundkerbe
S275JR
1,8
1,6
 Welle mit Sich.-Einstich
S275JR
2,8
2,8
 Welle mit Passfedernut
S275JR
1,9
1,6
 Welle mit Sch.-federnut
S275JR
2,6
2,6
 Welle mit Nabenverb.
S275JR
2
1,5
 Welle mit Querbohrung
S275JR
1,6
1,6
 Flachstab mit Bohrung
S275JR
1,4
1,7∗
 E295
 Welle mit Absatz
E295
1,9
1,7
 Welle mit Rundkerbe
E295
1,9
1,7
 Welle mit Sich.-Einstich
E295
2,9
2,9
 Welle mit Passfedernut
E295
1,9
1,9
 Welle mit Sch.-federnut
E295
2,8
2,8
 Welle mit Nabenverb.
E295
2
1,5
 Welle mit Querbohrung
E295
1,6
1,7
 Flachstab mit Bohrung
E295
1,5
1,8∗
 E335
 Welle mit Absatz
E335
2
1,8
 Welle mit Rundkerbe
E335
2
1,8
 Welle mit Sich.-Einstich
E335
3
3
 Welle mit Passfedernut
E335
1,9
1,9
 Welle mit Sch.-federnut
E235
3
3
 Welle mit Nabenverb.
E335
2
1,5
 Welle mit Querbohrung
E335
1,7
1,8
 Flachstab mit Bohrung
E335
1,5
1,8∗
 C45 ...
 Welle mit Passfedernut
C45
2,1
1,7
 Welle mit Passfedernut
50CrMo4
2,3
1,8

  ⇨ zum Eingabefeld βk




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