DE732129C

DE732129C - Verfahren zur Feststellung der fuer Konstruktionsteile zulaessigen spezifischen Dauerbiegebelastung bis zur Biegeschwingungsfestigkeit, bei dem ein Probestab durch Wechselschlagbelastung Biegeschwingungen unterworfen wird

Info

Publication number: DE732129C
Application number: DEM143782D
Authority: DE
Inventors: Otto Dietrich
Original assignee: Maybach Motorenbau GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1939-01-01
Filing date: 1939-01-01
Publication date: 1943-02-23

Description

Verfahren zur Feststellung der für Konstruktionsteile zulässigen spezifischen Dauerbiegebelastung bis zur Biegeschwingungsfestigkeit, bei dem ein Probestab durch Wechselschlagbelastung Biegeschwingungen unterworfen wird Es war bisher üblich, die Dauerfestigkeit, gemessen durch die spezifische Belastung einer Flächeneinheit, als zulässiges Belastungsmaß anzugeben. Diese Dauerfestigkeit wurde durch Zug-, Biegungs- und Drehversuche unter fortlaufenden wiederholten Belastungen festgestellt. Aus der aufgebrachten Last wurde die auf die Flächeneinheit wirkende Zug-, Biegungs- oder Verdreh- (Schub-) Spannung errechnet. Bei dieser Berechnung ist der Elastizitätswert des betreffenden B austoffs von Einfluß, diese Berechnungsmethode ist deshalb nur so lange genügend genau, als dieser Wert genau bekannt ist bzw. sich gegenüber den bei der Rechnung angenommenen Grundlagen nicht ändert.
Die größten Abweichungen des Wertes des Elastizitätsmoduls gegenüber dem unter normalen Verhältnissen festgestellten Wert liegen vor. wenn die betreffenden Konstruktionsteile hohen oder tiefen Temperaturen oder Korrosionseinflüssen ausgesetzt sind.
Ein weiterer Fehler der üblichen Feststellung der zulässigen spezifi,schen 1 Dauerbelastung ergibt sich dadurch, daß die auf Grund der an Probestäben gemessenen Formänderung mit den üblichen Festigkeitsformeln umgerechnete spezifische Belastung (Spannung) zwar für den Probestab noch mehr oder weniger den tatsächlichen Verhältnissen-jedoch selbst dort nicht immerentspricht, daß aber die Übertragung dieser Spannungswerte auf Konstruktionsteile nicht mit den tatsächlichen Verhältnissen übereinstimmende Werte gibt, da schon bei einigermaßen verwickelteren Formen des Konstruktionsteils sich die Verteilung der Belastung bzw die an der Kraftübertragung beteiligten Quadratmillimeter nicht genau feststellen lassen. Es sei z. B. an die Hohlkehlen von Kurbelwellen oder Radachsen oder an die Ubergänge zwischen verschiedenen Wänden von Motorgehäusen, an die Formübergänge von Kolbenstangen und an ähnliche hoch bean spruchte Teile erinnert. Es -wurde festgesteIlt, daß schon innerhalb kleiner Querschnitte, in einzelnen Fällen innerhalb weniger Quadrant millimeter, die Spannungen sich wesentlich ändern, insbesondere z. B. Spannungsspitzen beträchtlich abgebaut werden.
Die Ergebnisse von Biegeschwingungsversuchen sind nach der bisherigen Berechnung querschnittsabhängig, bei größeren Stabdurchmessern wird eine kleinere Dauerfestigkeit ermittelt als bei kleineren Abmessungen.
Auch dies ist darauf zurückzuführen, daß die Verteilung über den Stabquerschnitt nicht genau den rechnerischen Annahmen entspricht.
DieseUmstände sind auch mit die Ursache, daß die Prüfung von Werkstoffen auf Dauerfestigkeit sich nur allmählich eingeführt hat und daß verschiedene Arten von Dauerfestigkeitsprüfmaschinen wegen der Unterschiede in der Art der Belastung verschiedene Ergehnisse zeitigen und daß deshalb diese Prüfungsart als Ahnahmeprüfung selbst heute noch abgelehnt wird, obwohl andererseits statische Prüfungen den auftretenden Anforderungen natürlich noch weit weniger entsprechen und die aus solchen auf die Dauerfestigkeit mit Hilfe von Erfahrungsbeiwerten gezogenen Schlüsse naturgemäß ebenfalls ganz ungenau sind.
Durch das Verfahren nach der Erfindung werden einwandfreie Vergleichswerte zur Feststellung der für Konstruktionsteile zulässigen spezifischen Dauerbiegebelastung bis zur Biegeschwingungsfestigkeit an einem Probestab, der du rch durch Wechselschlagbelastung Biegeschwingungen unterworfen wird, festgestellt, die von der Größe des Elastizitätsmoduls und des Stabquerschnitts unabhängige Werte ergeben, und zwar erfindungsgemäß dadurch, daß die während des Versuchs sich ergebende größte elastische Verlängerung oder Verkürzung der höchst beanspruchten Faser als Maß für die zulässige Dauerbelastung des betreffenden Baustoffes bei Konstruktionsteilen festgestellt wird.
Auf diese Weise ist es möglich, einwandfrei und mit den in Konstruktionsteilen tatsächlich auftretenden Werten unmittelbar vergleichbare Meßergebnisse an Probestäben festzustellen. Auch in den Fällen, wo die betreffenden Konstruktionsteile außerhalb des normalen Zustandes liegenden Einflüssen, z. B. hohen oder tiefen Temperaturen, Korrosionseinflüssen usw., unterworfen sind, ist es möglich, die diesen Verhältnissen genau entsprechenden Werte an einem Probestab festzustellen. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß während des Laufs des Probestabs in der Dauerbiegemaschine in an sich begann ter Weise die Durchbiegungslinie des Probestabes bestimmt und daß an dem im Stillstand nach der gleichen Linie durchgebogenen Probestab die Verlängerung und Verkürzung der äußersten Stabfaser gemessen wird.
In an sich bekannter Weise werden bei spielsweise drei Probestäbe in dieser Weise beansprucht und die Durchbiegungen festgestellt, deren Belastungsfähigkeit in der Nähe der Dauerfestigkeit liegt. Dadurch kann eine Kurve der Verlängerung des betreffenden Baustoffs nach Art des bekannten Wöhler-Diagramms für Spannungen aufgestellt und die größte zulässige Verlängerung oder Verkürzung bestimmt werden. Die erwähnte Diese sung der Verlängerung bzlv. XTerkürzung an der Staboberfläche kann in einer besonderen Vorrichtung erfolgen, in welcher dem Stab genau die gleiche elastische Durchbiegung aufgezwungen wird, wie sie in der Dauerprüfungsmaschine während des Laufes gemessen wurde.
Das beschriebene Verfahren beruht mit auf der Erkenntnis, daß gerade die Biegeschrvingungsmaschine die geringste Streuung der gemessenen Werte ergibt, da die Bennspruchungsart bei dieser Maschine genau klarliegt. stets dieselbe bleibt und außerdem die höchste Beanspruchung auf ein verhältllismäßig kleines Gebiet in der WIItte der Stablänge begrenzt ist, während z. 13. bei Zugdruckwechselmaschinen große Abweichungen teils nach oben, teils nach unten festgestellt werden. die vor allem darauf zurückzuführen sind, daß die Verteilung der Last über den Stabquerschnitt nie genau bekamt und keinesfalls gleichmäßig ist. Ähnliche Fehler ergeben sich auch bei anderen Arten von Dauerprüfmaschinen.

Claims

PATENTANSPR ÜCHE: I. Verfahren zur Feststellung der für Konstruktionsteile zulässigen spezifischen Dauerbiegebelastung bis zur Biegeschwingungsfestigkeit, bei dem ein Probestab durch Wechselschlagbelastung Biegeschwingungen unterworfen wird. dadurch gekennzeichnet, daß die während des Versuchs sich ergebende größte elastischeVerlängerung oder Verkürzung der höchst beanspruchten Faser als Niaß für die zulässige Dauerbelastung des betreffenden Baustoffs bei Konstruktionsteilen festgestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbiegungslinie des Probestabes während des Laufs der Dauerbiegemaschine in an sich bekannter Weise bestimmt unci daß an dem im Stillstand nach der gleichen Linie durchgebogenen Probestab die Verlängerung und Verkürzung der ätißersten Faser gemessen wird.