Belastungen und Belastungsgrößen
Es sind dies F (Kraft in N), Mb (Biegemoment in Nm), T (Dreh- oder Torsionsmoment in Nm).
Belastungen wirken von außen auf ein Bauteil.
Dieser Belastung im Bauteil wirken im Inneren Spannungen (=Beanspruchungen!) entgegen.
Die im jeweiligen gefährdeten Bauteilquerschnitt auftretende Spannung darf den für diese Stelle maßgebenden zulässigen Wert nicht überschreiten. Diese zulässige Spannung ist im Wesentlichen abhängig vom Werkstoff, von der Beanspruchungs- und Belastungsart sowie der geometrischen Form des Bauteils und anderen Einflüssen, wie z.B. Bauteiltemperatur, Eigenspannungen, Werkstofffehler oder korrodierend wirkende Umgebungsmedien.
Die Dimensionierung eines Bauteils richtet sich vor allem nach der Art des möglichen Versagens, das in den meisten Fällen hervorgerufen wird durch
- unzulässig große Verformungen
- Gewaltbruch
- Dauerbruch
- Rissfortschreiten
- Instabilwerden (z.B. Knicken, Beulen
- mechanische Abnutzung (z.B. Verschleiss, Abrieb)
- chemische Angriffe (z.B. Korrosion).
Der konstruktiven Auslegung eines Bauteils sind die ungünstigsten Verhältnisse zugrunde zu legen.
Spannungen
Zug-/Drucksp. ; Schubsp. ; zusammengesetzte Beanspruchungen
Auf das Bauteil wirken im Betrieb gewollte und ungewollte Belastungen ein. Gewollte Belastungen sind funktionsbedingt, ungewollte resultieren meist aus unerwünschten Vorgängen (Belastungsstöße, Eigenspannungen..) Im Inneren unterscheiden sich die verursachten Kraft- und Momentwirkungen in Normalkräfte FN und Querkräfte FQ, Biegemomente M und Torsionsmomente T. Aus ihnen ergeben sich die Beanspruchungsarten Zug, Druck, Schub, Biegung und Torsion mit den entsprechenden Nennspannungen. Senkrecht zum Bauteil werden sie als Normalspannung (Zug-, Druck-, Biegespannung), in der Querschnittsebene liegend als Tangentialspannung (Schub-, Torsionsspannung) bezeichnet.
Bild 3-2 RM
Bei zusammengesetzten Beanspruchungen liegen zwei oder mehrere Beanspruchungsarten gleichzeitig vor. Wenn die Spannungen gleichartig sind kann eine resultierende Spannung Sigmares