Belastbarkeit von Werkstoffen

#2680252
Lesenswert?

Hallo Duplo,

die herangehensweise lautet wie folg :

1.) Skizze mit den Abmessungen, angreifenden Kräften und der 
Lagerungsart des Systems
2.) Berechnung der Auflagerreaktionen(Lagerkräfte/Momente) des Systems
3.) Beurteilen der zu erwartenden Versagensform(Beulen,Knicken,...)
4.) konventionelle Festigkeitsberechnung : Biege,Torsionsmomente und 
Querkräfte im Rohr brechen.
5.) Mit den Biege-,Torsionsmomenten und Querkräften die vorhandenen 
Spannungnen im Rohr brechnen.
6.) Brechenete Spannungen zusammenfassen in einer Vergleichsspannung und 
mit den für den Werkstoff zulässigen Werten vergleichen
7. prüfen ob Sicherheit vorhanden ist.

So, das ist die einfachste und oberflächlichste Methode. Will man 
genauer Arbeiten oder kommen bewegte Systeme hinzu, so lässt sich die 
Komplexität beliebig steigern. Auch den oben genannten Ablauf sollte man 
nur durchführen, wenn man in der Materie sattelfest ist, oder frei nach 
meinem ehemaligen Mechanik-Prof:
lieber gar kein Ergebnis als ein falsches!

Gruß Johannes
#2680265
Lesenswert?

Mechanikus schrieb:
> Duplo schrieb:
>> Hallo,
>> hab mal eine Frage. Wie kann man berechnen mit welcher Kraft ein Rohr,
>> etc. belastbar ist, bis es bricht/sich biegt?
>
> Mittels geeigneter Gleichungen der Statik und Festigkeitslehre für
> kreiszylindrische Stäbe.

So einfach ist das nicht.

Natürlich kann man Durchbiegungen unter Lastannahmen ausrechnen.
Dann kommt aber der Punkt, wo die Durchbiegung die Funktion
unmöglich macht.

Brechen? Ein Fall, der bei Metallprofilen eher unwahrscheinlich ist.
Das Teil verbiegt sich dauerhaft.

Da bräuchte man mehr Infos vom Fragesteller.
Gast #2680267
Lesenswert?

>So, das ist die einfachste und oberflächlichste Methode.
Und die altmodischste!
Oder rechnest du immer noch mit dem Rechenstab?
Mich juckt es immer noch, mich wieder mal mit Finite Elemente zu 
beschäftigen. Aber da muß anderes liegenbleiben.
#2680290
Lesenswert?

Tja,

ich habe mich beruflich viel mit FEM in der Festigkeitslehre und in der 
Dynamik beschäftigt und kann nur sagen , daß der wer das oben genannte 
Verfahren nicht beherrscht absolut ungeeignet ist eine FEM-Analyse 
durchzuführen. Getreu dem Motto,
"FEM macht einen guten Berechner  großartig, einen schlechten 
gefährlich!"
Mir begegnen immer öfter Leute, welche die FEM-Software bedienen können,
aber nicht in der Lage sind, realistische Randbedingungen zu definieren. 
Die dabei herauskommenden Ergebnisse sind absolut falsch, aber das sieht 
man ja dem bunten Bildern nicht an, wenn man keine Ahnung hat.

Nur meine Meinung.

Johannes
Gast #2680512
Lesenswert?

Duplo schrieb:
> Hallo,
> hab mal eine Frage. Wie kann man berechnen mit welcher Kraft ein Rohr,
> etc. belastbar ist, bis es bricht/sich biegt?

Die Mannesmann-Rohre halten auf jeden Fall mehr aus, als geschweißte...
Wenn es darum geht, ein Rohr/rohrförmigen Behälter zu berechnen, der 
einen gewissen (Über-) Druck aushalten soll, dann gibt es dazu die 
"Arbeitsblätter zur Berechnung von Druckbehältern" (oder so ähnlich) aus 
dem Beuth-Verlag (das sind auch die Jungs, bei denen man DIN-Normen 
kaufen kann).

Es gibt auch eine Internet-Seite, wo man sich die Parameter berechnen 
lassen kann. Leider hab ich den Link vergessen.

Statik und Festigkeitslehre ist aber auf jeden Fall eine Anlaufstelle.
#2680515
Lesenswert?

Johannes V. schrieb:
> daß der wer das oben genannte
> Verfahren nicht beherrscht absolut ungeeignet ist eine FEM-Analyse
> durchzuführen.

Genau das ist es.

Dazu kommt: wer so wenig Initiative aufbringt wie der TO, wird es weder 
mit der einen noch mit der anderen Variante schaffen.
Denn selbst für die klassische Version brauch5t man eine gewisse 
Vorstellung, was man macht.

Eine Formel nehmen und irgendwas ausrechnen geht eh schief.
Gast #2680540
Lesenswert?

Das kann nicht berechnet werden, das geht aus dem Datenblatt des 
Herstellers hervor, der dies durch Versuche ermittelt.

Auch wenn das Material bekannt ist wo kann bitte in der Formel 
eingegeben werden wie das Rohr hergestellt wurde bzw. ob oder wie es 
gehärtet wurde.
Gast #2680600
Lesenswert?

Johannes V. schrieb:
> Mir begegnen immer öfter Leute, welche die FEM-Software bedienen können,
> aber nicht in der Lage sind, realistische Randbedingungen zu definieren.
> Die dabei herauskommenden Ergebnisse sind absolut falsch, aber das sieht
> man ja dem bunten Bildern nicht an, wenn man keine Ahnung hat.

Aber es ist sehr interessant und falsche Ergebnisse kommen nicht heraus, 
wenn der Ansatz richtig ist. Man sollte aber auch schon im Metallbereich 
mal Staub gewischt haben.

Klaus Wachtler schrieb:
> Um auf die Ausgangsfrage zurückzukommen: man muß für jede Stelle des
> Rohres den räumlichen Spannungszustand bestimmen und mit den
> Materialwerten vergleichen,.

Und das ist eben FEM.
Und natürlich kann man ein Rohr berechnen.
Ich habe gerade zur Erinnerung mal in das Taschenbuch zur Technischen 
Mechanik gesehen. Mit einer einfachen Formel ist da nichts.
Als Schulbeispiel sollte man sich "Biegebeanspruchung gerader Stäbe" 
anschauen.
Gast #2680617
Lesenswert?

Bernd Funk schrieb:
>> Mittels geeigneter Gleichungen der Statik und Festigkeitslehre für
>> kreiszylindrische Stäbe.
>
> So einfach ist das nicht.

Ich habe ja auch nicht behauptet, dass es einfach für einen Anfänger 
ist. Ansonsten ist es relativ einfach.
Da Duplo nichts weiter angegeben hat nehmen wir mal an, dass Rohr ist 
auf der einen Seite eingespannt und wird an der Stelle L mit der Kraft F 
senkrecht zur Stabachse belastet. Dann biegt sich das Rohr soweit durch, 
bis die Kraft F in Richtung der Stabachse wirkt (Biegung mit großen 
Verformungen).
Im folgenden wirkt dann bis zur Zerstörung wirkt Zug/Druck als 
Belastungsart.

"fettich Meista"
#2680648
Lesenswert?

Mechanikus schrieb:
> Ansonsten ist es relativ einfach.

Ja, wenn du mit zulässigem Sigma und Widerstandsmoment/Trägheitsmoment
rechnest, aber da bricht das Material noch lange nicht, nicht mal
dauerhafte Verformungen treten auf. Wann das Material bricht will der
TO doch wissen und das ist so einfach nicht zu berechnen.
So was ermittelt man im Labor und für mehr wäre die Erkenntnis
nach meiner Meinung auch nicht nütze.
#2680651
Lesenswert?

-> Mechanikus:
Wenn man davon absieht, wie "Einspannung" aussieht.
Deine Rechnung gilt außerhalb der Einspannung.
Wie dort die Kräfte aufgefangen werden, ist nicht ohne, zumal (wie schon 
erwähnt) es evtl. nicht nur um die Spannung geht, sondern auch um die 
Verformung (Einknicken?) - also "noch nicht fettich, Stift!"

Mit der ursprünglichen Frage jedenfalls kann man nicht viel anfangen, 
also relativ müßig, etwas dazu zu sagen.
#2700419
Lesenswert?

Michael_ schrieb:
> Klaus Wachtler schrieb:
>> Um auf die Ausgangsfrage zurückzukommen: man muß für jede Stelle des
>> Rohres den räumlichen Spannungszustand bestimmen und mit den
>> Materialwerten vergleichen,.
>
> Und das ist eben FEM.
> Und natürlich kann man ein Rohr berechnen.
> Ich habe gerade zur Erinnerung mal in das Taschenbuch zur Technischen
> Mechanik gesehen. Mit einer einfachen Formel ist da nichts.
> Als Schulbeispiel sollte man sich "Biegebeanspruchung gerader Stäbe"
> anschauen.

Hallo,

das hat nichts mit FEM zutun.

So etwas einfaches braucht man nicht mit FEM zu berechnen, da reicht:

-Freischneiden
-Schnittgrößen bestimmen
-an gewünschter Stelle schneiden
-Widerstandsmoment und Fläche des Profils berechnen
 berechnen
-alles in die GEH (Gestaltänderungs energie Hypothese) Gleichung (auch 
Vergleichsspannung) einsetzen, ausrechnen
-mit den zul. Materialwerten vergleiche

Gruß Enrico
Gast #2701208
Lesenswert?

Das Ganze ist auch etwas komplizierter wie Bruch bei einer bestimmten 
Belastung. Das Material hat einen gewissen elastischen Bereich und dann 
kommt der plastische Bereich, und dann der Bruch. Diese Werte und 
Grenzen aendern sich durch die Verarbeitung, duch Bearbeitung, und durch 
thermische Beanspruchung.

Antwort schreiben

Bitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben.

oder

Mit Google-Account einloggen

Die Registrierung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.

Jetzt registrieren