FVK Kontrollfragen. 2. Nennen Sie aus werkstofftechnischer Sicht mögliche Versagensarten.

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1 Institut für Werkstofftechnik Metallische Werkstoffe Prof. Dr.-Ing. Berthold Scholtes FVK Kontrollfragen Abschnitt 1 1. Erläutern Sie den Zusammenhang zwischen Werkstoff, Fertigung, konstruktiver Gestaltung, Geometrie und Beanspruchung eines Bauteils. 2. Nennen Sie aus werkstofftechnischer Sicht mögliche Versagensarten. 3. Erläutern Sie folgende Begriffe: Knicken, Relaxation, LCF, HCF, VHCF Beanspruchung, Spannungsrisskorrosion, Korrosionsermüdung, thermomechanische Beanspruchung Abschnitt 2 1. Definieren Sie den Begriff mechanische Spannung. 2. Wie wird im allgemeinen Fall ein Spannungszustand beschrieben? 3. Was versteht man unter Hauptspannungen und wie werden sie bestimmt? 4. Was sind die Invarianten des Spannungstensors? 5. Zeichnen und erläutern Sie den Mohr schen Spannungskreis. 6. Erläutern Sie die Begriffe Verschiebungen, Dehnungen und Scherungen sowie ihre Herleitung. Abschnitt 3 1. Erläutern Sie den Begriff Eigenspannungen. 2. Was versteht man unter den Begriffen Eigenspannungen I, II und III Art. (Skizze!)? Geben Sie jeweils Beispiele an. 3. Was versteht man unter phasenspezifische Eigenspannungen? 4. Erläutern Sie die Entstehung von Abschreckeigenspannungen am Beispiel eines zylindrischen Bauteils.

2 5. Begründen Sie, weshalb Schleifeigenspannungen sowohl im Zug als auch im Druckbereich liegen können. 6. Wie lassen sich Zugeigenspannungen beim Schleifen vermeiden? 7. Erläutern Sie das Grundprinzip mechanischer Eigenspannungsmessverfahren. 8. Erläutern Sie das Bohrlochverfahren zur Eigenspannungsmessung. 9. Erläutern Sie das Grundprinzip und das Vorgehen bei der röntgenographischen Eigenspannungsanalyse. 10. Was versteht man unter dem sin²ψ Verfahren der röntgenographischen Eigenspannungsanalyse? 11. Geben Sie Verfahren an, mit denen man Eigenspannungen abbauen kann. 12. Welcher Zusammenhang besteht zwischen Eigenspannungen und Verzug? Abschnitt 4 1. Beschreiben Sie die Wirkungen von Kerben auf den Spannungszustand. 2. Wie ist die Kerbformzahl α k definiert? 3. Geben Sie den Spannungs und Dehnungsverlauf über dem Querschnitt einer durch eine Längskraft beanspruchten gekerbten und ungekerbten Rund und Flachprobe an. Abschnitt 5 1. Was versteht man unter einer Vergleichsspannung? 2. Welche Vergleichsspannungen kennen Sie? 3. Wie ist die Formänderungsenergie, Volumenänderungsenergie und Gestaltänderungsenergie definiert? 4. Leiten Sie die Gleichung für die Vergleichsspannung nach der Schubspannungshypothese und der Gestaltänderungsenergiehypothese her. 5. Geben Sie die grafische Darstellung der Versagenshypothesen entsprechend der Schubspannungshypothese und der Gestaltänderungsenergiehypothese an. 6. Was versteht man unter kinematischer und isotroper Verfestigung. Geben Sie jeweils eine werkstofftechnische Begründung an. 7. Wie lautet die Grundgleichung von Versagensbetrachtungen? 2

3 8. Was versteht man unter einem Sicherheitsbeiwert? Nennen Sie wichtige Faktoren, die für die Höhe von Sicherheitsbeiwerten von Bedeutung sind. Abschnitt Welche Voraussetzung müssen Werkstoffwiderstandsgrößen erfüllen, damit deterministische Versagensbetrachtungen möglich sind? 2. Geben Sie die Weibullfunktion an und beschreiben Sie ihre Bedeutung Nennen Sie die wichtigsten Härteprüfverfahren und ihre Unterscheidungsmerkmale. 2. Was versteht man unter der registrierenden Härteprüfung und worin liegt ihre Bedeutung? 3. Welche mechanischen Eigenschaften lassen sich aus Härtemessungen abschätzen? Wie sind Nennspannung und wahre Spannung sowie technische Deformation und wahre Deformation definiert und welche Zusammenhänge bestehen zwischen den Größen? Zeichnen Sie die entsprechenden Spannung Dehnung Diagramme und erläutern Sie die Unterschiede. 2. Wie lassen sich Spannung Dehnung Diagramme mathematisch beschreiben? 3. Beschreiben Sie schematisch die Wirkung von Temperatur und Verformungsgeschwindigkeit auf den Verlauf von Spannung Dehnung Diagrammen. 4. Welche Typen von Verfestigungskurven kennen Sie? 5. Welche mechanischen Eigenschaften können aus einem Spannung Dehnung Diagramm ermittelt werden? 6. Zeichnen Sie für eine elastische und eine überelastische Beanspruchung die Verteilung der Nennspannung, der wahren Spannung und der fiktiven Spannung über dem Kerbquerschnitt einer gekerbten Probe. 7. Zeichnen Sie den Verlauf der Nennspannung und der fiktiven Spannung über der Kerbgrundtotaldehnung unter der Annahme eines elastisch idealplastischen Werkstoffverhaltens. 8. Wie sind Spannungsformzahl und Dehnungsformzahl definiert? 9. Wie lautet die Neubergleichung? Was lässt sich mit ihrer Hilfe berechnen? 10. Erläutern Sie den Unterschied zwischen einer Dehngrenze und einer Kerbformdehngrenze. 3

4 11. Erläutern Sie, weshalb nach einsinniger elastisch plastischer Beanspruchung gekerbter Stäbe im Kerbgrund Eigenspannungen vorliegen und geben Sie schmatisch den Verlauf an. 12. Beschreiben Sie schematisch die Zugfestigkeit gekerbter Stäbe als Funktion der Kerbformzahl α K und begründen Sie den Verlauf. 13. Welche elastischen Konstanten kennen Sie und wie sind sie miteinander verknüpft? 14. Was versteht man unter der elastischen Anisotropie des Einkristalls? 15. Nennen Sie Verfahren zur Ermittlung elastischer Konstanten. 16. Welche Mechanismen zur Festigkeitssteigerung metallischer Werkstoffe kennen Sie? Wie lautet die Eulersche Knickformel? 2. Welche Werkstoffkenngröße ist für elastisches Knicken von Bedeutung? 3. Zeichnen Sie die Euler Hyperbel für elastisches Knicken sowie die zugehörige Tetmajer Gerade und erläutern Sie die Grafik. 4. Was versteht man unter den Begriffen Knickfall bzw. reduzierte Knicklänge? Beschreiben Sie die Durchführung eines Knickversuchs. 2. Zeichnen Sie eine typische Knickkurve. 3. Erläutern Sie, wie aus Knickkurven ein Zeitstanddiagramm gewonnen wird. 4. Welche Kenngrößen können einem Zeitstanddiagramm entnommen werden? 5. Wie werden Knickkurven mathematisch geschrieben? 6. Erläutern Sie die Monkman Grant Beziehung und das Larson Miller Diagramm. 7. Wozu dient ein Larson Miller Diagramm? 8. Welche Mechanismen liegen Knickprozessen metalischer Werkstoffe zugrunde? 9. Beschreiben Sie die Mikrostrukturen metallischer Werkstoffe mit hohem Knickwiderstand Was versteht man unter einem Spannungsrelaxationsversuch? 4

5 2. Wie wird ein Spannungsrelaxationsversuch mathematisch beschrieben? Welches sind die wichtigen Materialkenngrößen? Erläutern Sie den Begriff Bruchmechanik. 2. Beschreiben Sie die drei Rissöffnungsmodi. 3. Welche Fälle im Hinblick auf die plastischen Zonen an der Rissspitze werden unterschieden? 4. Erläutern und definieren Sie den Begriff Spannungsintensitätsfaktor. 5. Wie lässt sich der Spannungszustand vor einer Rissspitze beschreiben? 6. Was versteht man unter dem Geometriefaktor? 7. Leiten Sie aus einer Energiebetrachtung die Bedingung für instabile Rissausbreitung her. 8. Was versteht man unter der Werkstoffkenngröße K IC und wie wird sie bezeichnet? 9. Welche Probenformen werden zur Bestimmung der Risszähigkeit verwendet? 10. Wie wird ein Risszähigkeitsversuch durchgeführt und ausgewertet? 11. Warum muss bei einem Risszähigkeitsversuch dessen Gültigkeit überprüft werden? 12. Wie sieht die plastische Zone vor der Rissspitze aus und welche Kennwerte bestimmen ihre Abmessungen? 13. Wie lauten die Dimensionierungsgleichungen für Versagensbetrachtungen rissbehafteter Komponenten? 5