Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Festigkeit und Lebensdauer einsatzgehärteter Wellen unter Torsionsbelastung:
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2012
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| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
ZEICHENERKLAERUNG
V
1.
MOTIVATION
UND
KONZEPT
DES
FORSCHUNGSVORHABENS
1
1.1.
MOTIVATION
.............................................................................................................................
1
1.1.1.
STAND
DER
FORSCHUNG
...............................................................................................
1
1.1.2.
FORSCHUNGSZIEL
........................................................................................................
2
1.2.
KONZEPT
DES
VORHABENS
......................................................................................................
3
1.2.1.
PRUEFTEILGEOMETRIE
.....................................................................................................
3
1.2.2.
VERSUCHSPLAENE
........................................................................................................
3
1.2.3.
WERKSTOFFWISSENSCHAFTLICHE
UNTERSUCHUNGEN
......................................................
4
1.2.4.
ANWENDUNG
DER
EXPERIMENTELLEN
ERGEBNISSE
AUF
BERECHNUNGSKONZEPTE
...........
5
2.
THEORETISCHE
GRUNDLAGEN
7
2.1.
GRUNDLEGENDES
ZUM
SPANNUNGSBEGRIFF
...............................................................................
8
2.1.1.
SPANNUNGSZUSTAND
..................................................................................................
8
2.1.2.
VERGLEICHSSPANNUNGEN
............................................................................................
9
2.1.3.
EIGENSPANNUNGEN
......................................................................................................
10
2.2.
METHODEN
DER
BETRIEBSFESTIGKEIT
..............................................................................................
12
2.2.1.
MODELLVORSTELLUNGEN
UND
EINFLUSSGROESSEN
AUF
DIE
FESTIGKEIT
......................................
12
2.2.2.
EINSTUFENVERSUCHE
......................................................................................................
17
2.2.3.
BETRIEBSLASTENVERSUCHE
.............................................................................................
20
2.2.4.
LINEARE
SCHADENSAKKUMULATION
.................................................................................
22
2.3.
WERKSTOFFWISSENSCHAFTLICHE
GRUNDLAGEN
...............................................................................
24
2.3.1.
EINSATZHAERTEN
..............................................................................................................
24
2.3.2.
HAERTEMESSUNG
UND
METALLOGRAFIE
..............................................................................
25
2.3.3.
EXPERIMENTELLE
EIGENSPANNUNGSBESTIMMUNG
..........................................................
25
2.4.
MATHEMATISCHE
GRUNDLAGEN
...................................................................................................
26
2.4.1.
LINEARE
REGRESSION
...................................................................................................
26
2.4.2.
STATISTIK
.......................................................................................................................
27
3.
PROBENHERSTELLUNG
UND
PRUEFSTANDSAUFBAU
31
3.1.
PROBENHERSTELLUNG
..................................................................................................................
31
3.1.1.
PROBENGEOMETRIE
........................................................................................................
31
3.1.2. HALBZEUGE
.................................................................................................................
32
3.1.3.
PROBENFERTIGUNG
........................................................................................................
32
3.1.4.
WAERMEBEHANDLUNG
DER
PROBEN
.................................................................................
33
3.2.
PRUEFSTANDSAUFBAU
.....................................................................................................................
34
3.2.1.
PRUEFSTAENDE
....................................................................................................................
34
3.2.2.
PROBENEINSPANNUNG
.....................................................................................................
35
4.
WERKSTOFFWISSENSCHAFTLICHE
UNTERSUCHUNGEN
37
4.1.
HAERTEMESSUNG
UND
METALLOGRAFIE
...........................................................................................
37
4.1.1.
ERMITTELTE
HAERTEPARAMETER
..........................................................................................37
4.1.2.
INTERPRETATION
DER
GEFUEGEUNTERSUCHUNGEN
................................................................
39
4.2.
ROENTGENOGRAFISCHE
UNTERSUCHUNGEN
.....................................................................................
40
4.2.1.
EIGENSPANNUNGEN
.....................................................................................................
40
4.2.2.
RESTAUSTENITGEHALT
.....................................................................................................
40
4.3.
BRUCHFLAECHENANALYSE
...............................................................................................................
41
5.
CHARAKTERISIERUNG
DER
BEANSPRUCHUNGSZUSTAENDE
43
5.1.
GRUNDLEGENDES
ZUR
BEANSPRUCHUNG
TORSIONSBELASTETER
WELLEN
............................................
43
5.1.1.
BEANSPRUCHUNGSZUSTAND
DES
UNGEKERBTEN
BAUTEILS
.................................................
43
5.1.2.
BEANSPRUCHUNGSZUSTAND
DER
WELLE
MIT
QUERBOHRUNG
..............................................
44
5.1.3.
KENNGROESSEN
DES
BEANSPRUCHUNGSZUSTANDES
..........................................................
45
5.2.
CHARAKTERISIERUNG
DER
BEANSPRUCHUNGSZUSTAENDE
MITTELS
NUMERISCHER
SIMULATION
....
46
5.2.1.
MODELLBILDUNG
..............................................................................................................47
5.2.2.
SPANNUNGSVERTEILUNG
UND
FORMZAHLEN
.....................................................................47
5.2.3.
EINFLUSS
DER
PROBENGEOMETRIE
AUF
DIE
SCHWINGFESTIGKEIT
........................................49
6.
AUSWERTUNG
DER
EINSTUFENVERSUCHSREIHEN
55
6.1.
WOEHLERLINIEN
..............................................................................................................................
56
6.1.1.
VERSUCHSDURCHFUEHRUNG
UND
-AUSWERTUNG
..................................................................
56
6.1.2.
DAS
PRINZIP
DER
NORMIERTEN
AUSWERTUNG
..................................................................
56
6.1.3.
ERMITTELTE
WOEHLERLINIENPARAMETER,
ABLEITUNG
GEMEINSAMER
STREUSPANNEN
....
58
6.1.4.
ERMITTLUNG
VON
.............................................................................................................
58
6.2.
AUS
WOEHLERLINIEN
ABLEITBARE
AUSSAGEN
..................................................................................
59
6.2.1.
KERBEINFLUSS
...............................................................................................................
60
6.2.2.
WERKSTOFFEINFLUSS
........................................................................................................
61
6.2.3.
MITTELSPANNUNGSEMPFINDLICHKEIT
.................................................................................
63
6.2.4.
GROESSENEINFLUSS
...........................................................................................................
64
6.2.5.
EINFLUSS
DES
REINIGUNGSSTRAHLENS
..............................................................................
65
7.
PLANUNG
UND
AUSWERTUNG
DER
BETRIEBSLASTENVERSUCHE
67
7.1.
ERSTELLUNG
DER
PRUEFKOLLEKTIVE
....................................................................................................
68
7.1.1.
AUSGANGSKOLLEKTIV
.......................................
68
7.1.2. KONZEPT
UND
VARIANTEN
DER
PRUEFKOLLEKTIVERSTELLUNG
....................................................
69
7.1.3.
ERSTELLUNG
DER
PRUEFKOLLEKTIVE
.......................................................................................
72
7.1.4.
REKONSTRUKTION
UND
UMSETZUNG
AUF
DEM
PRUEFSTAND
.................................................
75
7.2.
AUSWERTUNG
DER
VERSUCHSREIHEN
...........................................................................................
76
7.2.1.
VERSUCHSMONITORING
...................................................................................................
77
7.2.2.
ABLEITBARE
AUSSAGEN
ZUR
OMISSION
...........................................................................
78
7.2.3.
EINFLUSS
DES
WERKSTOFFS
AUF
DIE
LEBENSDAUER
..........................................................
83
7.2.4.
VERGLEICH
DER
KOLLEKTIVE
.............................................................................................
83
7.2.5.
ABLEITUNG
GEMEINSAMER
STREUSPANNEN
.....................................................................
85
8.
TREFFSICHERHEIT
DER
LINEAREN
SCHADENSAKKUMULATIONSRECHNUNG
87
8.1.
BESONDERHEIT
BEI
DER
LEBENSDAUERRECHNUNG
TORSIONSBELASTETER
BAUTEILE
.............................
87
8.2.
VARIATIONEN
DER
MITTELSPANNUNGSUMBEWERTUNG
.......................................................................
88
8.3.
BEWERTUNG
DER
TREFFSICHERHEIT
...................................................................................................
89
8.3.1.
BEURTEILUNG
VON
PARAMETERSATZ
UND
RECHENVERFAHREN
...............................................
89
8.3.2.
BEURTEILUNG
DER
VARIATIONEN
DES
HAIGH-SCHAUBILDES
...................................................
90
8.3.3.
FUER
DIE
BERECHNUNG
ANZUSETZENDE
MITTLERE
SCHADENSSUMME
.................................
91
8.3.4.
LEBENSDAUERBERECHNUNG
FUER
DEMONSTRATORWELLEN
.....................................................
91
9.
ZUSAMMENFASSUNG
93
LITERATURVERZEICHNIS
95
TABELLENVERZEICHNIS
101
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
103
A.
ERGEBNISSE
DER
WERKSTOFFWISSENSCHAFTLICHEN
UNTERSUCHUNGEN
105
A.1.
WERKSTOFFZEUGNISSE
..............................................................................................................
105
A.2.
ERGEBNISSE
DER
HAERTEMESSUNGEN,
DARSTELLUNG
HAERTETIEFENVERLAEUFE
..................................
107
A.3.
GEFUEGEAUFNAHMEN
UND
SCHLIFFBILDER
..........................................................................................
112
A.4.
ERGEBNISSE
DER
ROENTGENFEINSTRUKTURANALYSE
........................................................................
116
A.4.1.
ERGEBNISSE
DER
EIGENSPANNUNGSMESSUNGEN
.........................................................
116
A.4.2.
ERGEBNISSE
DER
RESTAUSTENITBESTIMMUNG
...............................................................
118
A.4.3.
MAKROSKOPISCHE
BRUCHFLAECHENANALYSE
.....................................................................
119
B.
VERSUCHSDATEN
UND
ERMITTELTE
PARAMETER
DER
EINSTUFENVERSUCHE
123
C.
VERSUCHSDATEN
UND
ERMITTELTE
PARAMETER
DER
KOLLEKTIVVERSUCHE
129
D.
ERGEBNISSE
ZUR
LEBENSDAUERABSCHAETZUNG
131
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