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Institut für Strömungstechnik und Thermodynamik Prof. Dr.-Ing. Fabian Herz, M. Sc. Jakob Seidenbecher Apparatetechnik WS 17/18 2 Apparatefestigkeit und Sicherheit 1 2.1 Grundlagen  Anforderungen und Gesichtspunkte für die Werkstoffauswahl 2 Rauch (2005) Institut für Strömungstechnik und Thermodynamik Prof. Dr.-Ing. Fabian Herz, M. Sc. Jakob Seidenbecher 2.1 Grundlagen  Ziele der Festigkeitsrechnung  Dimensionierung der Bauteile des Apparates, so dass Versagen durch:  Bruch,  unzulässige elastische oder plastische Verformung,  Oberflächenverschleiß sowie  Korrosion vermieden bzw. in festgelegten Grenzen gehalten wird  Kriterien: Lebensdauer, Zuverlässigkeit und Sicherheit  Ablauf der Festigkeitsrechnung  bei Dimensionierung werden Methoden und Gesetzmäßigkeiten der Werkstoffkunde, Werkstoffprüfung, Festigkeitslehre, Statistik und Dynamik verknüpft  Entwurfsrechnung (Ermittlung konstruktiver Hauptdaten)  geometrische Gestaltung inkl. Werkstoffwahl und Herstellungsverfahren  Nachrechnung (Sicherheitsnachweis) 3 Institut für Strömungstechnik und Thermodynamik Prof. Dr.-Ing. Fabian Herz, M. Sc. Jakob Seidenbecher 2.1 Grundlagen  Ablaufplan 4 Neugebauer et al. (1983) Institut für Strömungstechnik und Thermodynamik Prof. Dr.-Ing. Fabian Herz, M. Sc. Jakob Seidenbecher 2.1 Grundlagen  Belastungsfälle / Lastannahmen  entscheidend ist Zeitverlauf der Kräfte oder Momente  a) ruhende (statische) Belastung (selten vorkommend)  b) schwellende Belastung (z.B. Druckbehälter)  c) wechselnde Belastung (z.B. Wellen)  d) allgemeine Belastung (Überlagerung, z.B. Schraubverbindung Flansch)  e) stochastische Belastung (aperiodische Zeitabhängigkeit) 5 Neugebauer et al. (1983) Institut für Strömungstechnik und Thermodynamik Prof. Dr.-Ing. Fabian Herz, M. Sc. Jakob Seidenbecher 2.1 Grundlagen  Beanspruchungsarten / Nennspannungen σ  entscheidend ist Richtung und Angriffspunkt der Kräfte oder Momente 6 Neugebauer et al. (1983) Institut für Strömungstechnik und Thermodynamik Prof. Dr.-Ing. Fabian Herz, M. Sc. Jakob Seidenbecher 2.1 Grundlagen  Werkstofffestigkeit  Ermittlung von Belastungsgrenzen durch Vergleich mit Versagensverhalten eines standardisierten Prüfkörpers in idealisierten Werkstoffprüfgeräten  statische Festigkeit  ruhende Belastungsaufgabe auf Probe im Zugversuch (Spannungs- Dehnungs-Diagramm)  Werte:  Streckgrenze (Re,H, Re,L)  Bruchfestigkeit (Rm) Spröder Werkstoff Elastisch-plastischer Werkstoff www.precifast.de 7 Institut für Strömungstechnik und Thermodynamik Prof. Dr.-Ing. Fabian Herz, M. Sc. Jakob Seidenbecher 2.1 Grundlagen  Werkstofffestigkeit  dynamische Festigkeit  Dauerbelastung in Dauerprüfmaschine (Aufgabe einer Mittelspannung und überlagertem Spannungsausschlag bis zum Bruch)  Werte: Bruchlastspielzahl (Anzahl Spannungsausschläge bis zum Bruch), Dauerausschlagfestigkeit, Zeitfestigkeit Wöhler-Diagramm Neugebauer et al. (1988) 8 Institut für Strömungstechnik und Thermodynamik Prof. Dr.-Ing. Fabian Herz, M. Sc. Jakob Seidenbecher 2.1 Grundlagen  Gestalteinflussgrößen  bei Ermittlung Nennspannung bisher nur idealisierte Bauteile mit konstantem Querschnitt und gleichmäßiger Spannungsverteilung  Einfluss von Querschnittsänderungen und dadurch zweiachsigem Spannungszustand => Nennspannung erhält Faktor „Formzahl“ (>1) 9 Neugebauer et al. (1983) Institut für Strömungstechnik und Thermodynamik Prof. Dr.-Ing. Fabian Herz, M. Sc. Jako

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