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Bei einer dynamischen Beanspruchung treten am Bauteil Lastwechsel auf. Diese Lastwechsel führen dann dazu, dass die zulässige Spannung in dem Bauteil sinkt. Dynamische Beanspruchungen werden unter dem Begriff Schwingungen erfasst.
Ein Bruch tritt selbst dann auf, wenn die Zugfestigkeit noch nicht erreicht wurde oder auch wenn der linear-elastische Bereich des Spannungs-Dehnungs-Diagramm noch nicht verlassen wurde.
Beispiel: Schraube an Rüttelmaschine
Beispiel
Einflussfaktoren wie Korrosion/Rost oder Wärmeeinflüsse (Temperaturänderungen) können diesen Vorgang noch beschleunigen.
Im Gegensatz zur statischen Beanspruchung äußert sich die dynamische Beanspruchung weitaus kritischer in Bezug auf die Werkstofffestigkeit. Ein Sonderfall unter den dynamischen Beanspruchungen ist die schwingende Beanspruchung. Hier treten periodisch wiederkehrende Folgen von Beanspruchungsspitzen auf.
Merke
Arten der Beanspruchung
Je nach Lage der Mittelspannung, um welche die Beanspruchung schwankt, lassen sich folgenden Fälle unterscheiden:
- wechselnde Beanspruchung mit Vorzeichenwechsel
- schwingenden Beanspruchung mit geringem Vorzeichenwechsel
- schwellende Beanspruchung ohne Vorzeichenwechsel
Alle drei Fälle sind in der nächsten Abbildung dargestellt.
Ausschlagspannung und Mittelspannung
Im dynamischen Beanspruchungsfall haben die bei statischer Beanspruchung geltenden Werkstoffkennwerte keine Gültigkeit mehr. Man unterscheidet grundsätzlich zwei Größen:
- Ausschlagspannung $\sigma_a $
- Mittelspannung $\sigma_m $
Die Ausschlagspannung $\sigma_a $ sollte immer kleiner sein als die zulässige Ausschlagspannung $\sigma_A $.
Die Ausschlagspannung $\sigma_a $ schwankt um die Mittelspannung $ \sigma_m $ und dient zur Ermittlung der werkstoffspezifischen Grenzspannung.
Merke
Methode
$\sigma = \sigma_m \pm \sigma_a $
$ \Longrightarrow $ Schwingbeanspruchung = Mittelspannung $\pm $ Ausschlagspannung
Methode
$\sigma_D = \sigma_m \pm \sigma_A $
$ \Longrightarrow $ Dauerfestigkeit = Mittelspannung $\pm $ zulässige Ausschlagspannung
Sonderfälle
Hinzu kommen noch die Sonderfälle aus der obigen Grafik:
Methode
$\Longrightarrow $ $\sigma_m = 0 $ und $\sigma_w = \pm \sigma_A $
Schwellbeanspruchung mit Schwellfestigkeit
$\Longrightarrow $ $\sigma_m = \sigma_a $ und $\sigma_{schwell} = 2 \cdot \sigma_A $
Hinweis
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