Maschinenelemente ME an der TU München

Karteikarten und Zusammenfassungen für Maschinenelemente ME an der TU München

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Ein einseitig eingespannter Biegebalken mit einem quadratischen Querschnitt wird am freien Ende mittig durch die Kraft F belastet und elastisch verformt. Beschreiben Sie textuell, wie sich qualitativ der Spannungsverlauf über den Bauteilquerschnitt in Belastungsrichtung einstellt! Beziehen Sie sich dabei auch auf den Flächenschwerpunkt des Querschnitts.

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Würden Sie für die Auslegung eines Druckbehälters die tangentiale oder die axiale Spannungskomponente in der Wandung zugrunde legen? Begründen Sie Ihre Antwort!

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Nenne Sie das Verzahnungsprofil, das für zylindrische Zahnräder industriell am meisten eingesetzt wird! Nennen Sie zudem ein Fertigungsverfahren und das Bezugsprofil für die Herstellung dieser Verzahnungsart!

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Warum wirken sich abrupte Querschnittsänderungen kritisch auf die Belastbarkeit von Bauteilen aus? Gehen Sie bei Ihrer Begründung auch auf die aus einer Belastung resultierenden Bauteilspannungen ein! (1.0pt)

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Beschreiben Sie, wie sich ein Verformungsbruch bei einem metallischen Werkstoff unter statischer Belastung äußert und unter welchen Randbedingungen diese Schadensart auftreten kann!

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Nennen Sie die zentralen Versagensannahmen für die Normalspannungs- und die Gestaltänderungsenergiehypothese! Ergänzen Sie zudem, bei welchen Werkstoffeigenschaften die jeweilige Versagensannahme zum Einsatz kommt!

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Die Schweißbarkeit hängt unmittelbar von drei Einflussgrößen ab. Nennen Sie diese!

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Warum wirken sich abrupte Querschnittsänderungen kritisch auf die Belastbarkeit von Bauteilen aus? Gehen Sie bei Ihrer Begründung auch auf die aus einer Belastung resultierenden Bauteilspannungen ein!

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Verformungsbruch unter statischer Belastung (Beschreibung, Randbedingung)

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Annahme Gestaltänderungshypothese

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Nennen Sie die beiden möglichen Beanspruchungshypothesen!
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Nennen Sie die beiden möglichen Beanspruchungshypothesen für die Auslegung metallischer Bauteile sowie jeweils zwei Anwendungsbereiche!

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Maschinenelemente ME

Ein einseitig eingespannter Biegebalken mit einem quadratischen Querschnitt wird am freien Ende mittig durch die Kraft F belastet und elastisch verformt. Beschreiben Sie textuell, wie sich qualitativ der Spannungsverlauf über den Bauteilquerschnitt in Belastungsrichtung einstellt! Beziehen Sie sich dabei auch auf den Flächenschwerpunkt des Querschnitts.
  • Eine Biegebeanspruchung hat einen linearen Spannungsverlauf mit Zugspannung auf der einen und Druckspannung auf der anderen Seite zur Folge 
  • Im Bauteilschwerpunkt herrschen dabei keine Spannungen, er liegt in der spannungsfreien, sogenannten neutralen Faser

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Würden Sie für die Auslegung eines Druckbehälters die tangentiale oder die axiale Spannungskomponente in der Wandung zugrunde legen? Begründen Sie Ihre Antwort!
In rohrähnlichen Querschnitten ist die tangentiale Spannungskomponente stets doppelt so groß wie die axiale. Für die Auslegung ist daher die tangentiale Spannungskomponente zu berücksichtigen

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Nenne Sie das Verzahnungsprofil, das für zylindrische Zahnräder industriell am meisten eingesetzt wird! Nennen Sie zudem ein Fertigungsverfahren und das Bezugsprofil für die Herstellung dieser Verzahnungsart!

- Evolventenverzahung: Wälzfräsen, geradflankiges Bezugsprofil

Maschinenelemente ME

Warum wirken sich abrupte Querschnittsänderungen kritisch auf die Belastbarkeit von Bauteilen aus? Gehen Sie bei Ihrer Begründung auch auf die aus einer Belastung resultierenden Bauteilspannungen ein! (1.0pt)

Querschnittsänderungen in Bauteilen wirken als Kerben (0.5pt)


Bei Belastung treten hier Spannungsspitzen auf, welche bei der Festigkeitsrechnung berücksichtigt werden müssen (0.5pt)

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Beschreiben Sie, wie sich ein Verformungsbruch bei einem metallischen Werkstoff unter statischer Belastung äußert und unter welchen Randbedingungen diese Schadensart auftreten kann!

- Bruch nach plast. Verformung oder Einschnürung. Duktiler Werkstoff

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Nennen Sie die zentralen Versagensannahmen für die Normalspannungs- und die Gestaltänderungsenergiehypothese! Ergänzen Sie zudem, bei welchen Werkstoffeigenschaften die jeweilige Versagensannahme zum Einsatz kommt!
  • Die Normalspannungshypthese postuliert ein schlagartiges Versagen dort, wo die größte Normalspannung auftritt 
    • Sie wird deshalb bevorzugt bei spröden, stark verspannten, kalten oder schlagartig belasteten Bauteilen angesetzt 
  • Die Gestaltänderungshypothese postuliert ein duktiles Versagen dort, wo die größte Schubspannung auftritt 
    • Sie wird deshalb bevorzugt bei duktilen Werkstoffen oder Schwingbeanspruchungen angesetzt

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Die Schweißbarkeit hängt unmittelbar von drei Einflussgrößen ab. Nennen Sie diese!

Schweißmöglichkeit, Schweißeignung, Schweißsicherheit

Maschinenelemente ME

Warum wirken sich abrupte Querschnittsänderungen kritisch auf die Belastbarkeit von Bauteilen aus? Gehen Sie bei Ihrer Begründung auch auf die aus einer Belastung resultierenden Bauteilspannungen ein!
  • Querschnittsänderungen in Bauteilen wirken als Kerben
  • Bei Belastung treten hier Spannungsspitzen auf, welche bei der Festigkeitsrechnung berücksichtigt werden müssen

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Verformungsbruch unter statischer Belastung (Beschreibung, Randbedingung)
Nach plastischer Verformung oder Einschnürung bricht der Werkstoff, duktiler Werkstoff

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Annahme Gestaltänderungshypothese
Bauteilversagen dort, wo die größte Schubspannung auftritt - plastische Verformung bis zum Versagen

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Nennen Sie die beiden möglichen Beanspruchungshypothesen!
Annahme Normalspannungshypothese

Maschinenelemente ME

Nennen Sie die beiden möglichen Beanspruchungshypothesen für die Auslegung metallischer Bauteile sowie jeweils zwei Anwendungsbereiche!
Normalspannungshypothese - spröde oder stark verspannte Werkstoffe und tiefe Temperaturen, Gestaltänderungshypothese - duktile Werkstoffe und Schwingbeanspruchungen

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