Beanspruchung: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 27. August 2026, 09:37 Uhr

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Beanspruchung

Allgemeines

Die Beanspruchungen, denen Werkstoffe während des Gebrauchs zeitweilig oder auch ständig ausgesetzt sein können, sind sehr verschiedenartig. Sie können einzeln oder auch kombiniert auftreten. Im letzteren Fall spricht man auch von komplexen Beanspruchungen. Typische Grundbeanspruchungen während des Gebrauchs sind:

mechanische Beanspruchungen:

→ Wirken von Kräften und Momenten

chemische Beanspruchungen:

→ Angriffe chemischer und elektrochemischer Art auf die Oberfläche

thermische Beanspruchungen:

→ Wirken von konstanten und wechselnden Temperaturen

strahlungsphysikalische Beanspruchungen:

→ Wirken von Licht und ionisierender Strahlung

tribologische Beanspruchungen:

→ in Relativbewegung aufeinander einwirkende Oberflächen – Kontaktdeformation, Reibung und Verschleiß

biologische Beanspruchungen:

→ Wirken von Organismen und Mikroorganismen

Mechanische Beanspruchung

Durch äußere Kräfte/ Belastungen werden in Bauteilen/ Konstruktionen örtliche Beanspruchungen in Form von Spannungen, Momenten, Dehnungen oder Verschiebungen hervorgerufen. Zusätzlich können Eigenspannungen wirksam werden, die bei der Herstellung und Verarbeitung der Werkstoffe oder auch beim Zusammenfügen von Bauteilen z. B. durch Maßabweichungen oder beim Schweißen entstehen.

Für einen sicheren Betrieb ist jedes Bauteil für seinen Verwendungszweck beanspruchungsgerecht zu konstruieren und zu prüfen. Die Wirkung der Beanspruchung auf den Werkstoff ist abhängig:

von der Art und Intensität
von der Reihenfolge, Dauer und zeitlichen Verlauf der Beanspruchung
von der Wechselwirkung mit der Umgebung z. B. Temperatur, Medium

Nach der Art der Krafteinwirkung unterscheidet man zwischen Zug-, Druck-, Biege-, Torsion-, Schub- und Scherbeanspruchungen. Nach dem Spannungszustand unterscheidet man zwischen einachsigen und mehrachsigen Beanspruchungen.

Nach dem zeitlichen Verlauf der Beanspruchung unterscheidet man zwischen

Beanspruchung (siehe Bild 1), wobei in der Literatur sowohl die schwingende als auch die stoß- und schlagartige Beanspruchung als "dynamische" Beanspruchung bezeichnet werden.

Bild 1:

Typische Beanspruchungs-Zeit-Funktionen

Beispiele für die einzelnen Beanspruchungsarten sind

Zeitstandzugversuch, Standzugversuch (statisch)
Zugversuch, Druckversuch, Biegeversuch, Härteprüfung (quasistatisch)
Ermüdungsversuch (Dauerschwingversuch)
Schlag- und Kerbschlagbiegeversuch, Durchstoßversuch, Schlag- und Kerbschlagzugversuch (stoß- bzw. schlagartig).

Statische Beanspruchung

Mit "statisch" wird im Allgemeinen eine Beanspruchung bezeichnet, bei der der Werkstoff einer ruhenden konstanten Belastung unterworfen wird. Im "klassischen" Zugversuch wird die Beanspruchung stetig zunehmend und stoßfrei (quasistatisch) aufgebracht. Die obere Grenze der Beanspruchungsgeschwindigkeit (siehe: Prüfgeschwindigkeit) für die quasistatischen Prüfverfahren liegt bei Dehngeschwindigkeiten von 1 s^-1.

Schwingende Beanspruchung

Unter einer schwingenden Beanspruchung wird eine zeitlich wechselnde Beanspruchung (siehe: Ermüdung) verstanden. Das Werkstoffprüfverfahren zur Ermittlung von Werkstoffkenngrößen wird als Dauerschwingversuch bezeichnet.

Tribologische Beanspruchung

Unter tribologischer Beanspruchung wird die Beanspruchung der Oberfläche eines Festkörpers durch Kontakt und Relativbewegung eines festen, flüssigen oder gasförmigen Gegenkörpers verstanden. Die tribologische Beanspruchung ist auch dadurch charakterisiert, dass die mechanische Beanspruchung sekundäre thermische, tribochemische physikalische Reaktionen zwischen den beteiligten Elementen des tribologischen Systems auslöst. Sie ist also neben der rein mechanischen, thermischen oder medialen Beanspruchung eine gesonderte Beanspruchungsart, auf Oberflächenbereiche der Werkstoffe konzentriert, welche zum Werkstoffinnern hin abklingt.

Durch tribologische Beanspruchung können Schäden hervorgerufen werden, die zum Versagen von Konstruktionen und Bauteilen führen. Die Schadensphänomene werden detailliert in der VDI-Richtlinie 3822 „Schadensanalyse an Kunststoffprodukten“ beschrieben.

Siehe auch

Literaturhinweise

Dripke, M., Michalzik, G., Bloching, H., Fahrenholz, H.: Mechanische Prüfverfahren und Kenngrößen – kompakt und verständlich. Band 1: Der Zugversuch bei quasistatischer Beanspruchung, Castell-Verlag GmbH, Wuppertal (2002), (ISBN 3-934255-50-7; siehe AMK-Büchersammlung unter C 14)
VDI 3822 Blatt 2.1.6 (2024-07): Schadensanalyse – Schäden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch tribologische Beanspruchung
Lach, R., Grellmann, W.: Mechanical properties characterization. In: Comprehensive Polymer Science. 2nd Edition, Elsevier (2026); https://doi.org/10.1016/B978-0-323-95486-0.00173-3

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 == Allgemeines ==
-Die Beanspruchungen, denen Werkstoffe während des Gebrauchs zeitweilig oder auch ständig ausgesetzt sein können, sind sehr verschiedenartig. Sie können einzeln oder auch kombiniert auftreten. Im letzteren Fall spricht man auch von komplexen Beanspruchungen. Typische Grundbeanspruchungen während des Gebrauchs sind:
+Die Beanspruchungen, denen [[Werkstoff & Material|Werkstoffe]] während des Gebrauchs zeitweilig oder auch ständig ausgesetzt sein können, sind sehr verschiedenartig. Sie können einzeln oder auch kombiniert auftreten. Im letzteren Fall spricht man auch von komplexen Beanspruchungen. Typische Grundbeanspruchungen während des Gebrauchs sind:
 * mechanische Beanspruchungen:<br>
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 == Mechanische Beanspruchung ==
-Durch äußere Kräfte/ Belastungen werden in Baueilen/ Konstruktionen örtliche Beanspruchungen in Form von Spannungen, Momenten, Dehnungen oder Verschiebungen hervorgerufen. Zusätzlich können [[Zugversuch Eigenspannungen Orientierungen|Eigenspannungen]] wirksam werden, die bei der Herstellung und Verarbeitung der Werkstoffe oder auch beim Zusammenfügen von [[Bruchverhalten von Kunststoffbauteilen|Bauteilen]] z. B. durch Maßabweichungen oder beim Schweißen entstehen.
+Durch äußere Kräfte/ Belastungen werden in Bauteilen/ Konstruktionen örtliche Beanspruchungen in Form von Spannungen, Momenten, Dehnungen oder Verschiebungen hervorgerufen. Zusätzlich können [[Zugversuch Eigenspannungen Orientierungen|Eigenspannungen]] wirksam werden, die bei der Herstellung und Verarbeitung der Werkstoffe oder auch beim Zusammenfügen von [[Bruchverhalten von Kunststoffbauteilen|Bauteilen]] z. B. durch Maßabweichungen oder beim Schweißen entstehen.
 Für einen sicheren Betrieb ist jedes [[Kunststoffbauteil|Bauteil]] für seinen Verwendungszweck beanspruchungsgerecht zu konstruieren und zu [[prüfen]]. Die Wirkung der Beanspruchung auf den Werkstoff ist abhängig:
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 === Statische Beanspruchung ===
-Mit "statisch" wird im Allgemeinen eine Beanspruchung bezeichnet, bei der der Werkstoff einer ruhenden konstanten Belastung unterworfen wird. Im "klassischen" [[Zugversuch]] wird die Beanspruchung stetig zunehmend und stoßfrei (quasistatisch) aufgebracht. Die obere Grenze der Beanspruchungsgeschwindigkeit für die [[Quasistatische Prüfverfahren|quasistatischen Prüfverfahren]] liegt bei [[Dehnrate Applikationen|Dehngeschwindigkeiten]] von 1 s<sup>-1</sup>.
+Mit "statisch" wird im Allgemeinen eine Beanspruchung bezeichnet, bei der der [[Werkstoff & Material|Werkstoff]] einer ruhenden konstanten Belastung unterworfen wird. Im "klassischen" [[Zugversuch]] wird die Beanspruchung stetig zunehmend und stoßfrei (quasistatisch) aufgebracht. Die obere Grenze der Beanspruchungsgeschwindigkeit (siehe: [[Prüfgeschwindigkeit]]) für die [[Quasistatische Prüfverfahren|quasistatischen Prüfverfahren]] liegt bei [[Dehnrate Applikationen|Dehngeschwindigkeiten]] von 1 s<sup>-1</sup>.
 === Schwingende Beanspruchung ===
-Unter einer schwingenden Beanspruchung wird eine zeitlich wechselnde Beanspruchung (siehe [[Ermüdung]]) verstanden. Das Werkstoffprüfverfahren zur Ermittlung von [[Werkstoffkenngröße]]n wird als [[Dauerschwingversuch]] bezeichnet.
+Unter einer schwingenden Beanspruchung wird eine zeitlich wechselnde Beanspruchung (siehe: [[Ermüdung]]) verstanden. Das Werkstoffprüfverfahren zur Ermittlung von [[Werkstoffkenngröße]]n wird als [[Dauerschwingversuch]] bezeichnet.
 == Tribologische Beanspruchung ==
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 *[[Bruchmechanische Prüfung]]
+==Literaturhinweise==
-'''Literaturhinweise'''
 * Dripke, M., Michalzik, G., Bloching, H., Fahrenholz, H.: Mechanische Prüfverfahren und Kenngrößen – kompakt und verständlich. Band 1: Der Zugversuch bei quasistatischer Beanspruchung, Castell-Verlag GmbH, Wuppertal (2002), (ISBN 3-934255-50-7; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter C 14)
 * VDI 3822 Blatt 2.1.6 (2024-07): Schadensanalyse – Schäden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch tribologische Beanspruchung
+* [https://researchgate.net/profile/Ralf-Lach Lach, R.], [[Grellmann,_Wolfgang|Grellmann, W.]]: Mechanical properties characterization. In: Comprehensive Polymer Science. 2nd Edition, Elsevier (2026); [https://doi.org/10.1016/B978-0-323-95486-0.00173-3 https://doi.org/10.1016/B978-0-323-95486-0.00173-3]
 [[Kategorie:Druckversuch]]
 [[Kategorie:Ermüdung]]
 [[Kategorie:Zugversuch]]