Festigkeit - Versionsgeschichte

Oluschinski am 8. Januar 2026 um 10:44 Uhr

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Loeffler-Kamann am 21. Oktober 2024 um 10:41 Uhr

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	* [[Druckfestigkeit]] im [[einachsiger Spannungszustand\|uniaxialen]] [[Druckversuch]],		* [[Druckfestigkeit]] im [[einachsiger Spannungszustand\|uniaxialen]] [[Druckversuch]],
	* Kompressionsfestigkeit unter hydrostatischer Beanspruchung,		* Kompressionsfestigkeit unter hydrostatischer Beanspruchung,
	* Torsionsfestigkeit im Torsionsversuch,		* Torsionsfestigkeit im [[Schubmodul\|Torsionsversuch]],
	* Scherfestigkeit im ein- oder zweischnittigen Scherversuch,		* Scherfestigkeit im [[Schubmodul\|ein- oder zweischnittigen Scherversuch]],
	* Knickfestigkeit im Knickversuch nach Euler und		* Knickfestigkeit im Knickversuch nach Euler und
	* Siegelnahtfestigkeit im [[Peeltest\|Peelversuch]].		* Siegelnahtfestigkeit im [[Peeltest\|Peelversuch]].
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	Wie schon erwähnt, existieren noch andere Wissenschaftsdisziplinen, in denen der Begriff Festigkeit genutzt wird. Das ist z. B. die Verschleißfestigkeit bei tribologischen Beanspruchungen, die Korrosionsfestigkeit bei chemischer Belastung oder die Spannungsrissfestigkeit (siehe auch: [[Spannungsrissbeständigkeit]]) bei medialer Belastung. Bei den Prüfungen der elektrischen Eigenschaften wird der Festigkeitsbegriff für die elektrische [[Elektrische Durchschlagfestigkeit\|Durchschlagfestigkeit]], die [[Kriechstromfestigkeit]] als auch die thermische Festigkeit ebenfalls genutzt.<br>		Wie schon erwähnt, existieren noch andere Wissenschaftsdisziplinen, in denen der Begriff Festigkeit genutzt wird. Das ist z. B. die Verschleißfestigkeit bei tribologischen Beanspruchungen, die Korrosionsfestigkeit bei chemischer Belastung oder die Spannungsrissfestigkeit (siehe auch: [[Spannungsrissbeständigkeit]]) bei medialer Belastung. Bei den Prüfungen der elektrischen Eigenschaften wird der Festigkeitsbegriff für die elektrische [[Elektrische Durchschlagfestigkeit\|Durchschlagfestigkeit]], die [[Kriechstromfestigkeit]] als auch die thermische Festigkeit ebenfalls genutzt.<br>
	Insofern ist die Definition der Festigkeit als Widerstand gegen eine [[Deformation#Plastische_Deformation\|plastische Verformung]], gegen die Ausbreitung von [[Riss]]en und gegen Verschleiß sicherlich nicht geeignet, um die Komplexität dieses Begriffes unter werkstoffkundlichen Aspekten auch nur annähernd zu beschreiben.		Insofern ist die Definition der Festigkeit als Widerstand gegen eine [[Deformation#Plastische_Deformation\|plastische Verformung]], gegen die Ausbreitung von [[Riss]]en und gegen Verschleiß sicherlich nicht geeignet, um die Komplexität dieses Begriffes unter werkstoffkundlichen Aspekten auch nur annähernd zu beschreiben.

			==Siehe auch==
			*[[Brucharten\|Bruchmerkmale]]
			*[[Biegefestigkeit]]
			*[[Druckfestigkeit]]
			*[[Schubmodul]]
			*[[Zugfestigkeit]]

Reincke am 16. Februar 2018 um 14:10 Uhr

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	==Anwendungen des Begriffs "Festigkeit" in weiteren Wissenschaftsdisziplinen==		==Anwendungen des Begriffs "Festigkeit" in weiteren Wissenschaftsdisziplinen==

	Wie schon erwähnt, existieren noch andere Wissenschaftsdisziplinen, in denen der Begriff Festigkeit genutzt wird. Das ist z. B. die Verschleißfestigkeit bei tribologischen Beanspruchungen, die Korrosionsfestigkeit bei chemischer Belastung oder die Spannungsrissfestigkeit (siehe auch: [[Spannungsrissbeständigkeit]]) bei medialer Belastung. Bei den Prüfungen der elektrischen Eigenschaften wird der Festigkeitsbegriff für die elektrische [[Durchschlagfestigkeit]], die [[Kriechstromfestigkeit]] als auch die thermische Festigkeit ebenfalls genutzt.<br>		Wie schon erwähnt, existieren noch andere Wissenschaftsdisziplinen, in denen der Begriff Festigkeit genutzt wird. Das ist z. B. die Verschleißfestigkeit bei tribologischen Beanspruchungen, die Korrosionsfestigkeit bei chemischer Belastung oder die Spannungsrissfestigkeit (siehe auch: [[Spannungsrissbeständigkeit]]) bei medialer Belastung. Bei den Prüfungen der elektrischen Eigenschaften wird der Festigkeitsbegriff für die elektrische [[Elektrische Durchschlagfestigkeit\|Durchschlagfestigkeit]], die [[Kriechstromfestigkeit]] als auch die thermische Festigkeit ebenfalls genutzt.<br>
	Insofern ist die Definition der Festigkeit als Widerstand gegen eine [[Deformation#Plastische_Deformation\|plastische Verformung]], gegen die Ausbreitung von [[Riss]]en und gegen Verschleiß sicherlich nicht geeignet, um die Komplexität dieses Begriffes unter werkstoffkundlichen Aspekten auch nur annähernd zu beschreiben.		Insofern ist die Definition der Festigkeit als Widerstand gegen eine [[Deformation#Plastische_Deformation\|plastische Verformung]], gegen die Ausbreitung von [[Riss]]en und gegen Verschleiß sicherlich nicht geeignet, um die Komplexität dieses Begriffes unter werkstoffkundlichen Aspekten auch nur annähernd zu beschreiben.

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Festigkeit
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==Begriffserklärung==

Der Begriff der Festigkeit ist in der Technik sowie der [[Werkstoffprüfung|Werkstoff]]- und [[Kunststoffprüfung]] häufig genutztes Synonym für die maximale oder ultimative [[Beanspruchung]], obwohl dieser selbst in den klassischen Fachbüchern zur Technischen Mechanik [1–3], Theoretischen Mechanik [4] und Festigkeitslehre [5, 6] nicht explizit definiert wird. 
Die Ursache ist offensichtlich, dass dieser Begriff immer nur für den konkreten Anwendungsfall gültig ist und eine diesbezügliche definierte Beanspruchung vorliegen muss. Unter diesem Aspekt sind theoretische Betrachtungen zur Spannungsanalyse, z. B. mit der Gestaltänderungshypothese, auch nur geeignet, bestimmte mechanische Belastungszustände z. B. mit einer Vergleichsspannung zu beschreiben. Bei Zunahme der Komplexität der Beanspruchung, Überlagerung von langzeitigen Belastungen mit schwingenden oder [[Schlagbeanspruchung Kunststoffe|schlagartigen Beanspruchungen]] sind diese Methoden in den seltensten Fällen zur Wiedergabe der Realität und Vorhersage eines ultimativen Festigkeitsniveaus geeignet. Treten zusätzlich noch Überlagerungen durch thermische, chemische und mediale Beanspruchungen, möglicherweise auch innere Spannungen ([[Zugversuch Eigenspannungen Orientierungen|Eigenspannungen]]) auf, dann versagen diese Modellvorstellungen und zeigen aber auch die Einschränkungen einer allgemeingültigen Definition des Festigkeitsbegriffes. 
Eine allgemeingültige Definition der Festigkeit könnte eventuell wie folgt lauten:

„Festigkeit ist die Beanspruchung, die aufgewendet werden muss, um ein bestimmtes kritisches Beanspruchungsniveau zu überschreiten, welches zum [[Bruch]] oder irreversibler [[Deformation]] mit Verlust der Integrität und Funktionalität des [[Prüfkörper]]s, Werkstücks oder [[Kunststoffbauteil|Bauteils]] führt“

Im Fall einer mechanischen Beanspruchung, wie in der Werkstoff- oder Kunststoffprüfung üblich, müsste diese Definition auf den konkreten Fall angewandt werden und ist wie folgt zu modifizieren:

„Die Mechanische Festigkeit ist eine Eigenschaft eines Werkstoffes in Reaktion auf eine eingeprägte kritische Kraft oder Moment, welche aufgewendet werden muss, um den [[Bruch]], [[Riss]] bzw. das [[Bauteilversagen|Versagen]] oder eine irreversible [[Deformation]] eines [[Prüfkörper]]s, Werkstücks oder Bauteils mit Verlust der Funktionalität hervorzurufen“

==Prüfmethoden zur Ermittlung der Festigkeit==

Diese Definition ist für die mechanischen Prüfverfahren anwendbar und gilt gleichermaßen für [[Einachsiger Spannungszustand|uni]]-, bi- und [[Mehrachsiger Spannungszustand|multiaxiale Beanspruchungen]] und kann z. B. mittels Medien- oder Temperierkammern auf mechanisch-thermische oder mechanisch-mediale Beansprungsarten erweitert werden, wobei diese dann Randbedingungen der jeweiligen mechanischen Belastung darstellen. 
Die mechanische Festigkeit kann also nach der Beanspruchungsart unterschieden werden und ist dann immer als maximale Belastung (Kraft oder Moment) im jeweiligen Versuch der Werkstoffprüfung zu verstehen, wodurch folgende Begriffe relevant sind:

* [[Zugfestigkeit]] im uniaxialen [[Zugversuch]],
* [[Biegefestigkeit]] im [[Biegeversuch#Die_Methode_der_Dreipunktbiegepr.C3.BCfung|Dreipunkt]]- oder [[Biegeversuch#Die_Methode_der_Vierpunktbiegepr.C3.BCfung|Vierpunktbiegeversuch]],
* [[Druckfestigkeit]] im [[einachsiger Spannungszustand|uniaxialen]] [[Druckversuch]],
* Kompressionsfestigkeit unter hydrostatischer Beanspruchung,
* Torsionsfestigkeit im Torsionsversuch,
* Scherfestigkeit im ein- oder zweischnittigen Scherversuch,
* Knickfestigkeit im Knickversuch nach Euler und
* Siegelnahtfestigkeit im [[Peeltest|Peelversuch]].

==Spannungs-Dehnungs-Diagramme==

In der Werkstoff- oder Kunststoffprüfung werden im Regelfall nur scheinbare [[Werkstoffkennwert]]e ermittelt, da die gemessenen Daten auf die geometrischen Ausgangswerte normiert werden. Dadurch kann die ultimative Festigkeit auch kleinere Werte als das jeweilige Maximum (Bruchfestigkeit) annehmen ('''Bild 1''').

[[Datei:Festigkeit-1.jpg|300px]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 1''':
|width="600px"|Ermittlung der scheinbaren und wahren Festigkeit in der [[Werkstoffprüfung]]
|}

Werden die tatsächlichen Geometriewerte zur Normierung herangezogen, dann wird die wahre Festigkeit im Maximum der Belastung ermittelt (siehe [[Zugversuch Wahres Spannungs-Dehnungs-Diagramm]]). 
Je nach Beanspruchungsart können jedoch noch die [[Einachsiger Spannungszustand|ein]]-, zwei- und [[Mehrachsiger Spannungszustand|mehrachsigen]] Versuche eine spezielle Kategorie bilden und in Abhängigkeit von der Prüfzeit lassen sich noch folgende Festigkeiten und Typen von Versuchen unterscheiden:

* [[Quasistatische Prüfverfahren]] oder Kurzzeitversuche mit obigen Festigkeiten oder der Warmfestigkeit von metallischen Werkstoffen bei erhöhten Temperaturen,
* Statische Langzeitversuche wie der [[Zeitstandzugversuch|Zeitstandversuch]] ([[Kriechen Kunststoffe|Kriechen]] oder [[Relaxation Kunststoffe|Relaxation]]) mit der Zeit- oder [[Dauerfestigkeit]],
* Schwingende Versuche mit z. B. der [[Ermüdung]]s- oder Dauerschwingfestigkeit (siehe: [[Dauerschwingversuch]]) und
* [[Schlagbeanspruchung Kunststoffe|Schlagartige Prüfverfahren]] mit der [[Schlagbiegeversuch|Schlag]]- oder [[Kerbschlagbiegeversuch|Kerbschlagfestigkeit]].

Wird die Festigkeit im jeweiligen Prüfverfahren auf die [[Dichte]] des Werkstoffes normiert, dann erhält man die sogenannte spezifische Festigkeit. Grundsätzlich hängt die Festigkeit von der [[Prüfgeschwindigkeit|Beanspruchungsgeschwindigeit]] bzw. der [[Dehnrate Grundlagen|Dehnrate]] (Impactfestigkeit), der Temperatur (Hochtemperaturfestigkeit) und medialen Einflüssen ab, wobei das bei [[Kunststoffe]]n besonders relevant ist.

==Anwendungen des Begriffs "Festigkeit" in weiteren Wissenschaftsdisziplinen==

Wie schon erwähnt, existieren noch andere Wissenschaftsdisziplinen, in denen der Begriff Festigkeit genutzt wird. Das ist z. B. die Verschleißfestigkeit bei tribologischen Beanspruchungen, die Korrosionsfestigkeit bei chemischer Belastung oder die Spannungsrissfestigkeit (siehe auch: [[Spannungsrissbeständigkeit]]) bei medialer Belastung. Bei den Prüfungen der elektrischen Eigenschaften wird der Festigkeitsbegriff für die elektrische [[Durchschlagfestigkeit]], die [[Kriechstromfestigkeit]] als auch die thermische Festigkeit ebenfalls genutzt. 
Insofern ist die Definition der Festigkeit als Widerstand gegen eine [[Deformation#Plastische_Deformation|plastische Verformung]], gegen die Ausbreitung von [[Riss]]en und gegen Verschleiß sicherlich nicht geeignet, um die Komplexität dieses Begriffes unter werkstoffkundlichen Aspekten auch nur annähernd zu beschreiben.

'''Literaturhinweise'''

{|
|-valign="top"
|[1]
|Szabó, I.: Einführung in die Technische Mechanik. Springer Verlag, Berlin (1984) 8. Auflage, (ISBN 3-540-13293-7; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter T 15)
|-valign="top"
|[2]
|Läpple, V.: Einführung in die Festigkeitslehre. Springer Vieweg Verlag, Wiesbaden (2016) 4. Auflage, (ISBN 978-3-658-10610-2; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter T 16)
|-valign="top"
|[3]
|Göldner, H., Pfefferkorn, W.: Technische Mechanik – Statik, Festigkeitslehre, Dynamik. Fachbuchverlag Leipzig (1990) (ISBN 3-343-00589-4; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter T 18)
|-valign="top"
|[4]
|Budo, A.: Theoretische Mechanik. Deutscher Verlag der Wissenschaften Berlin (1969) (siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter T 19)
|-valign="top"
|[5]
|Szabó, I.: Höhere Technische Mechanik. Springer Verlag, Berlin (1984) 5. Auflage, (ISBN 3-540-15007-2)
|-valign="top"
|[6]
|Issler, L., Ruoß, H., Häfele, P.: Festigkeitslehre – Grundlagen. Springer Verlag, Berlin (2006) 2. Auflage, (ISBN 978-3-662-11739-2)
|}

[[Kategorie:Deformation]]

Festigkeit - Versionsgeschichte

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