Konstruieren mit Kunststoffen:
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| Format: | Book |
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| Published: |
München [u.a.]
Hanser
1993
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| ISBN: | 3446173978 |
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GUNTER ERHARD
KONSTRUIEREN MIT
KUNSTSTOFFEN
CARL HANSER VERLAG MUENCHEN WIEN
2008
AGI-INFORMATION MANAGEMENT CONSULTANTS
MAY BE USED FOR PERSONAL PURPORSES ONLY OR BY
LIBRARIES ASSOCIATED TO
DANDELON.COM
NETWORK.
VII
INHALT
1 MARKTUEBERBLICK
1
1.1 ANWENDUNGSBEISPIELE AUS VERSCHIEDENEN BRANCHEN 3
1.1.1 LUFT- UND RAUMFAHRT 3
1.1.2 FEINWERKTECHNIK 5
1.1.3 FAHRZEUGBAU 7
1.1.4 ALLGEMEINER MASCHINENBAU 10
1.1.5 APPARATEBAU 11
1.1.6 BAUWESEN 14
1.2 PROGNOSE 17
LITERATUR 19
2 STRUKTUR UND EIGENSCHAFTEN
21
2.1 CHEMISCHE STRUKTUR (KONSTITUTION) 21
2.1.1 POLYMERISATIONSGRAD - RELATIVE MOLEKUELMASSE 23
2.1.2 HOMOPOLYMERISATION - COPOLYMERISATION 25
2.2 ZWISCHENMOLEKULARE BINDUNGSENERGIEN (NEBENVALENZBINDUNGEN) 27
2.2.1
WASSERAUFNAHME BEI POLYAMIDEN 28
2.3 RAEUMLICHE ANORDNUNG VON ATOMEN UND ATOMGRUPPEN IM MOLEKUEL
(KONFIGURATION)
29
2.3.1 TAKTIZITAET 29
2.3.2 VERZWEIGUNG 30
2.3.3 VERNETZUNG 30
2.4 AUFBAU VON POLYMERSYSTEMEN 31
2.4.1 HOMOGENE UND HETEROGENE POLYMERMISCHUNGEN 31
2.4.2 AEUSSERE WEICHMACHUNG 32
2.4.3 FUELLUNG - VERSTAERKUNG 32
2.5 MORPHOLOGIE (UEBERMOLEKULARE STRUKTUREN) 35
2.5.1 AMORPHER GEFIIGEZUSTAND 35
2.5.2 KRISTALLINER GEFUEGEZUSTAND 35
2.5.3 ANISOTROPIE 41
2.5.3.1 MOLEKUELORIENTIERUNGEN 41
2.5.3.2 FUELLSTOFFORIENTIERUNGEN 43
2.6 THERMISCH-MECHANISCHE ZUSTANDSBEREICHE 45
2.6.1 THERMOPLASTE MIT AMORPHER GEFUEGESTRUKTUR 45
2.6.2 THERMOPLASTE MIT TEILKRISTALLINER GEFUEGESTRUKTUR 46
2.6.3 ELASTOMERE 47
2.6.4 DUROMERE 47
LITERATUR 48
3 KURZCHARAKTERISIERUNG WICHTIGER POLYMERWERKSTOFFE
FUER
KONSTRUKTIVE ANWENDUNGEN
49
3.1 THERMOPLASTE 49
3.2 ELASTOMERE 53
3.3 DUROMERE 56
3.4 VERSTAERKUNGSFASERN 60
VIII INHALT
3.4.1 GLASFASERN 60
3.4.1.1 HERSTELLUNG UND VERSTAERKUNGSFORMEN VON TEXTILGLAS 60
3.4.1.2
GLASARTEN UND FASEREIGENSCHAFTEN 61
3.4.2 KOHLENSTOFF-FASERN 62
3.4.3 ARAMIDFASERN 63
3.4.4 METALLFASERN, WHISKER, KERAMISCHE FASERN 63
LITERATUR 63
4 EIGENSCHAFTEN - WERKSTOFFKENNWERTE - SPEZIELLE VERHALTENSWEISEN
65
4.1
VERFORMUNGSVERHALTEN UNTER UNIAXIALER, ZUEGIGER ZUGBEANSPRUCHUNG
(SPANNUNGS-DEHNUNGS-KURVEN)
65
4.1.1 MOLEKULARE VERFORMUNGS-UND SCHAEDIGUNGSMECHANISMEN 65
4.1.2
CHARAKTERISTISCHE SPANNUNGS-DEHNUNGS-KURVEN 67
4.1.3 ERMITTLUNG VON SPANNUNGS-DEHNUNGS-DIAGRAMMEN
UND
WERKSTOFFKENNDATEN 68
4.1.4 EINFLUSS VON TEMPERATUR, ZEIT UND FEUCHTE
AUF
SPANNUNGS-DEHNUNGS-KURVEN 70
4.1.5 MATHEMATISCHE BESCHREIBUNG VON SPANNUNGS-DEHNUNGS-KURVEN .
.
. 72
4.2
VERFORMUNGSVERHALTEN UNTER UNIAXIALER, LANGZEITIGER, STATISCHER
ZUGBEANSPRUCHUNG
74
4.2.1 MATHEMATISCHE BESCHREIBUNG VON KRIECHKURVEN 75
4.3 THERMISCHE ALTERUNG 77
4.4 VERHALTEN UNTER SCHWINGENDER BEANSPRUCHUNG 78
4.4.1 ERMITTLUNG CHARAKTERISTISCHER ERMUEDUNGSKENNWERTE 80
4.5 REIBUNGS- UND VERSCHLEISSVERHALTEN 82
4.5.1 GRUNDLAGEN 83
4.5.1.1 ADHAESION UND OBERFLAECHENENERGIE VON FESTKOERPERN 84
4.5.1.2
DEFORMATION UND HYSTERESISVERLUSTE 86
4.5.2 REIBUNG UND VERSCHLEISS BEI POLYMERWERKSTOFF/POLYMERWERKSTOFF
PAARUNGEN
87
4.5.3 REIBUNG UND VERSCHLEISS BEI POLYMERWERKSTOFF/ STAHL-PAARUNGEN .
.
.
. 89
4.5.3.1
PARAMETERVARIATIONEN BEI POLYMERWERKSTOFF/STAHL-PAARUNGEN 89
LITERATUR
94
5 BERECHNEN VON MECHANISCH BEANSPRUCHTEN SRUKTUREN AN BEISPIELEN
GEOMETRISCH
EINFACHER
BAUTEILE UND STATISCH BESTIMMTER LASTFAELLE
97
5.1
WERKSTOFF-UND VERARBEITUNGSSPEZIFISCHE PROBLEME 97
5.1.1 VERFORMUNGSVERHALTEN UNTER UNIAXIALER, ZUEGIGER ZUGBEANSPRUCHUNG .
97
5.2
FESTIGKEITSNACHWEIS 99
5.2.1 GRUNDSAETZLICHES VORGEHEN BEI EINER FESTIGKEITSBETRACHTUNG 99
5.5.1.1
DIMENSIONIERUNGSKENNWERTE 99
5.2.1.2
SICHERHEITSBEIWERTE 101
5.2.1.3
ABMINDERUNGSFAKTOREN 102
5.2.2 EINACHSIGER SPANNUNGSZUSTAND 103
5.2.2.1
BEISPIEL DES DUENNWANDIGEN ROHRES UNTER INNENDRUCK 103
5.2.3
MEHRACHSIGER SPANNUNGSZUSTAND 104
5.2.3.1
VERSAGENSKRITERIEN 104
5.2.3.2
BEISPIELE ZUM BELASTUNGSFALL DER SCHERUNG 107
INHALT IX
5.3 BERECHNUNG VON DEHNUNGEN UND VERFORMUNGEN 108
5.3.1 LINEARELASTISCHES MATERIALVERHALTEN 109
5.3.2 NICHTLINEARELASTISCHES MATERIALVERHALTEN 110
5.3.2.1 BEISPIEL BIEGEFEDER 110
5.4 SPANNUNGS- UND VERFORMUNGSANALYSEN VON BIEGEBEANSPRUCHTEN STRUKTUREN
MIT
HILFE EINER EINFACHEN FE-BETRACHTUNG 113
5.5 BERECHNUNG STOSSARTIG BEANSPRUCHTER BAUTEILE 115
5.6 ZUR BERECHNUNG VON FASERVERBUND-STRUKTUREN 116
5.6.1 MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN VON LAMINATEN 116
5.6.1.1 VERFORMUNGSVERHALTEN UNTER UNIAXIALER ZUGBEANSPRUCHUNG,
SCHAEDIGUNGSGRENZE
116
5.6.1.2 GRUNDELASTIZITAETSGROESSEN EINER UD-SCHICHT 117
5.6.1.3 GEMITTELTE KENNWERTE VON MATTENLAMINATEN 119
5.6.2 BERECHNUNGSVERFAHREN 120
5.6.2.1 BERECHNUNG MIT GEMITTELTEN KENNWERTEN 120
5.6.2.2 KONTINUUMSTHEORIE 120
5.6.2.3 NETZTHEORIE 121
LITERATUR 121
WERKSTOFF- UND BEANSPRUCHUNGSGERECHTE KONSTRUKTION
123
6.1
BIEGEWEICHE KONSTRUKTIONEN 123
6.1.1 SCHNAPPVERBINDUNGEN 124
6.1.2 ROLLEN, RAEDER 124
6.1.3 FILMSCHARNIERE 125
6.2 BIEGESTEIFE KONSTRUKTIONEN 126
6.3 BIEGEWEICHE-TORSIONSSTEIFE KONSTRUKTIONEN 127
6.4 BIEGESTEIFE-TORSIONSWEICHE KONSTRUKTIONEN 128
6.5 TORSIONSFESTE, TORSIONSSTEIFE KONSTRUKTIONEN 129
6.6 BIEGESTEIFE UND TORSIONSSTEIFE KONSTRUKTIONEN 130
6.7 TORSIONSWEICHE KONSTRUKTIONEN 131
6.8 ZUGFESTE-, ZUGSTEIFE-TORSIONSWEICHE KONSTRUKTIONEN 131
6.9 SCHUBFESTE, SCHUBSTEIFE KONSTRUKTIONEN 132
6.10 DRUCKNACHGIEBIGE UND DRUCKSTEIFE KONSTRUKTIONEN 133
6.11 MULTIFUNKTIONALE KONSTRUKTIONEN 134
LITERATUR 136
FERTIGUNGSGERECHTE KONSTRUKTION
137
7.1 FORMFUELLUNG 137
7.1.1 SIMULATION DES FUELLVORGANGS 139
7.1.2 URSACHEN ZUR ENTSTEHUNG VON ORIENTIERUNGEN 140
7.1.2.1
AUSWIRKUNGEN VON ORIENTIERUNGEN 143
7.1.2.2
BEEINFLUSSUNG VON ORIENTIERUNGEN 145
7.1.3 URSACHEN ZUR ENTSTEHUNG VON BINDENAEHTEN UND LUFTEINSCHLUESSEN .
. 148
7.1.3.1
AUSWIRKUNGEN VON BINDENAEHTEN UND LUFTEINSCHLUESSEN .
.
.
. 148
7.1.3.2
BEEINFLUSSUNG VON BINDENAEHTEN UND LUFTEINSCHLUESSEN .
.
.
. 150
7.2
ABKUEHLUNG UND ERSTARRUNG 152
X INHALT
7.2.1 ABKUEHLGESCHWINDIGKEIT 152
7.2.1.1
AUSWIRKUNGEN DER ABKUEHLGESCHWINDIGKEIT 152
7.2.1.2 BEEINFLUSSUNG DER KUEHLGESCHWINDIGKEIT 153
7.2.2 MASSAENDERUNGEN UND TOLERANZEN 154
7.2.2.1
SCHWINDUNG 154
7.2.2.2 NACHSCHWINDUNG 156
7.2.2.3 TOLERANZEN 156
7.2.3 VERZUG 158
7.2.3.1
URSACHEN FUER VERZUG 158
7.2.3.2 BEEINFLUSSUNG VON VERZUG 160
7.3 ENTFORMUNG 162
7.3.1 ENTFORMUNGSSCHRAEGE 162
7.3.2 ENTFORMUNG VON HINTERSCHNEIDUNGEN 163
7.3.2.1
ZWANGSENTFORMUNG 163
7.3.2.2 WERKZEUGTECHNISCHE MASSNAHMEN 164
7.3.2.3 SCHMELZKERNE 165
7.3.3 VERMEIDEN VON HINTERSCHNEIDUNGEN 166
7.3.3.1
AENDERUNGEN DES DESIGNS 166
7.3.3.2 DURCHTAUCHENDE KERNE (DURCHBLOCKEN) 167
7.3.3.3 MEHRTEILIGE AUSFUEHRUNGEN 169
LITERATUR 169
8 BIEGEELEMENTE
173
8.1 SCHNAPPVERBINDUNGEN 173
8.1.1 SCHNAPPHAKEN 178
8.1.1.1
FORMVARIANTEN 178
8.1.1.2
BERECHNUNG 181
8.1.1.3
ZUSATZFUNKTIONEN 182
8.1.2 TORSIONSSCHNAPPVERBINDUNG 184
8.1.2.1
FORMVARIANTEN 185
8.1.2.2
BERECHNUNG 185
8.1.3 RINGSCHNAPPVERBINDUNG 186
8.1.3.1
FORMVARIANTEN 186
8.1.3.2
BERECHNUNG 187
8.1.3.3
ZUSATZFUNKTIONEN 189
8.1.4 SEGMENTIERTE RINGSCHNAPPVERBINDUNG 190
8.1.4.1
FORMVARIANTEN 190
8.1.4.2
BERECHNUNG 191
8.1.4.3
ZUSATZFUNKTIONEN 192
8.2 FEDERELEMENTE 193
8.2.1 FEDERN AUS THERMOPLASTISCHEN POLYMERWERKSTOFFEN 193
8.2.1.1
BIEGEFEDERN 193
8.2.1.2
ZUGFEDERN 195
8.2.1.3
DRUCKFEDERN 195
8.2.1.4
DREHFEDERN 198
8.2.2 FEDERN AUS FASER-KUNSTSTOFF-VERBUNDEN (GFK, CFK) 199
8.2.2.1
BLATTFEDERN 199
LITERATUR 202
INHALT XI
9 SCHRAUBVERBINDUNGEN
205
9.1 GEFORMTES ODER SPANEND GEFERTIGTES GEWINDE 205
9.1.1 SCHRAUBEN AUS POLYMERWERKSTOFF 205
9.1.2 SPRITZGEGOSSENE, BLASGEFORMTE, SPANEND GEFERTIGTE GEWINDE 206
9.2
GEWINDEEINSAETZE 207
9.2.1 UMSPRITZTE GEWINDEBUCHSEN 207
9.2.2 EINGESCHALLTE GEWINDEBUCHSEN 207
9.2.3 EINGEPRESSTE GEWINDEBUCHSEN 208
9.2.4 EINGESCHRAUBTE EINSAETZE 208
9.2.5 VERGLEICHENDE BEWERTUNG DER VERSCHIEDENEN EINSAETZE 209
9.3
GEWINDEFORMENDE SCHRAUBEN 209
9.3.1 SCHRAUBENFORMEN UND -GEOMETRIEN 212
9.3.1.1
HANKENWINKEL 213
9.3.1.2
SELBSTHEMMUNG 213
9.3.2 GESTALTUNG DES EINSCHRAUBAUGES (TUBUS) 213
9.3.2.1
EINSCHRAUBTIEFE 214
9.3.2.2
KERNLOCHDURCHMESSER 215
9.3.2.3
ENTLASTUNGSBOHRUNG 215
9.3.2.4
AUSSENDURCHMESSER 215
9.3.3 BERECHNUNG VON KENNGROESSEN EINER SCHRAUBVERBINDUNG 216
9.3.3.1
EINDREHMOMENT 216
9.3.3.2
UEBERDREHMOMENT 217
9.3.3.3
AUSZUGKRAFT 217
9.3.3.4
ANZIEHMOMENT UND VORSPANNKRAFT 218
9.3.3.5
MONTAGEBEDINGUNGEN 220
LITERATUR 220
10 RIPPENKONSTRUKTIONEN
221
10.1 VERGLEICH MIT ANDEREN VERSTEIFUNGSMASSNAHMEN 221
10.1.1 ERHOEHUNG DES ELASITZITAETSMODULS 221
10.1.2 VERGROESSERUNG DER WANDDICKE 221
10.1.3 SICKEN 222
10.2 ALLGEMEINE ASPEKTE ZUR RIPPENVERSTEIFUNG 223
10.2.1 RIPPENHOEHE 223
10.2.2 RIPPENLAGE 224
10.2.3 RIPPENANZAHL (WERKSTOFFAUFWAND) 226
10.2.4 EINSPANNUNG 227
10.3 GESTALTUNGSREGELN FUER SPRITZGEGOSSENE VERRIPPUNGEN 228
10.3.1 RIPPENDICKE 228
10.3.2 KUEHLZEIT 228
10.3.3 ANSPRITZRICHTUNG 229
10.3.4 RIPPENKREUZUNGSPUNKTE (KNOTEN) 230
10.4 GESTALTUNGSREGELN FUER BLASGEFORMTE RIPPEN UND SICKEN 231
10.4.1
BLASGEFORMTE SICKEN 232
10.4.2 BLASGEFORMTE RIPPEN 233
10.5 GESTALTUNGSREGELN FUER GEPRESSTE RIPPEN 234
10.5.1 HANDWERKLICHE VERARBEITUNG (HANDLAMINIERVERFAHREN) 234
10.5.2
PRESSVERFAHREN 234
LITERATUR 235
XII INHALT
11 ZAHNRAEDER
237
11.1 BERECHNUNG DER ZAHN-UND FLANKENTEMPERATUR VON STIRNRAEDERN 238
11.1.1
BLOEK'SEHE BLITZTEMPERATURHYPOTHESE 240
11.1.2 TEMPERATURRECHNUNG NACH
TAKANASHI
240
11.1.3
TEMPERATURRECHNUNG NACH
HACHMANN
UND
STRICKLE
242
11.1.4
VERGLEICH DER TEMPERATURBERECHNUNGSVERFAHREN 243
11.1.5
OPTIMIERTE TEMPERATURRECHNUNG 244
11.1.5.1 DREHZAHL 244
11.1.5.2 FLANKENTEMPERATUR 245
11.1.5.3 RELATIVE EINSCHALTDAUER 246
11.1.5.4 OPTIMIERTE ZAHLENWERTGLEICHUNG 247
11.2 BERECHNUNG DER TRAGFAEHIGKEIT 248
11.2.1 ZAHNSCHAEDEN 248
11.2.2 ALLGEMEINE KENNGROESSEN 249
11.2.3 BERECHNUNG DER ZAHNFUSSTRAGFAEHIGKEIT 250
11.2.4 BERECHNUNG DER ZAHNFLANKENTRAGFAHIGKEIT 254
11.2.5 BERECHNUNG DER ZAHNVERFORMUNG 257
11.3 GESTALTUNG 258
11.3.1 SPRITZGIESSEN 258
11.3.2 SPANENDE HERSTELLUNG 261
11.3.3 WELLEN-/NABEN-VERBINDUNG 262
11.3.3.1 REIBSCHLUSSVERBINDUNG 262
11.3.3.2 FORMSCHLUSSVERBINDUNG 265
11.3.3.3 VORGESPANNTER FORMSCHLUSS 266
LITERATUR 269
12 GLEITLAGER
271
12.1 GLEITLAGERSCHAEDEN 273
12.2 BERECHNUNG DER BELASTBARKEIT 274
12.2.1 BERECHNUNG DER MITTLEREN LAGERTEMPERATUR 274
12.2.2 BERECHNUNG DER GLEITFLAECHENTEMPERATUR 277
12.2.3 STATISCHE BELASTBARKEIT 277
12.2.3.1 BEANSPRUCHUNG DES LAGERWERKSTOFFS 277
12.2.3.2 DEFORMATION DER LAGERSCHALE 281
12.2.4 DYNAMISCHE BELASTBARKEIT 284
12.2.4.1 DAUERBETRIEB 284
12.2.4.2 AUSSETZBETRIEB 284
12.2.4.3 VERSCHLEISS 285
12.3 GESTALTUNG 286
12.3.1 LAGERSPIEL 286
12.3.2 WANDDICKE 288
12.3.3 HERSTELLUNG 288
12.3.4 GESTALTUNGSBEISPIELE 288
LITERATUR 289
13 LAUFROLLEN UND LAUFRAEDER
291
13.1 ROLLENSCHAEDEN 292
13.2 BERECHNUNG DER TRAGFAEHIGKEIT 293
INHALT XIII
13.2.1 PRESSUNGSKENNWERT ALS NAEHERUNGSWEISE BEMESSUNGSGRENZE 293
13.2.2
DEFORMATION UNTER STATISCHER LAST 295
13.2.3 DYNAMISCH BEANSPRUCHTE LAUFROLLEN 299
13.2.3.1 FREI LAUFENDEN ROLLEN (OHNE ANTRIEB) 300
13.2.3.2 ANGETRIEBENE ROLLEN 303
LITERATUR 306
REGISTER
307 |
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