Prof. Dr.-Ing. Uwe Reinert Fachbereich Maschinenbau HOCHSCHULE BREMEN TSA UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES Techn. Zuverlässigkeit + Schadensanalyse Diese Unterlagen dienen gemäß § 53, 54 URG ausschließlich der Ausbildung an der Hochschule Bremen. Prof. Dr.-Ing. Uwe Reinert Fachbereich Maschinenbau Labor „TSA“ HOCHSCHULE BREMEN UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES INHALT 1. Schadensanalyse 1.1 Aufgaben und Ziele 1.2 Schadensursachen 1.3 Vorgehensweise 1.4 Einteilung der Brüche 1.5 Gewaltbrüche 1.6 Schwingbrüche 1.7 Untersuchungsmethoden 2. Technische Zuverlässigkeit 2.1 Ausfallverhalten 2.2 Weibullverteilung 2.3 Lebensdauernetz 2.4 Versuchsauswertung 2 Labor „TSA“ Prof. Dr.-Ing. Uwe Reinert Fachbereich Maschinenbau HOCHSCHULE BREMEN UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES LITERATUR Bertsche, B.; Lechner, G.: Zuverlässigkeit im Maschinenbau, Springer, Heidelberg. Haibach, E.: Betriebsfestigkeit, Springer, Heidelberg. Lange, G.; Pohl, G.: Systematische Beurteilung technischer Schadensfälle, Wiley-VCH, Weinheim. Radaj, D.: Ermüdungsfestigkeit, Springer, Heidelberg. Reinert, U.; Blaschke, H.; Brockstieger, U.: Technische Statistik in der Qualitätssicherung, Springer, Heidelberg. VDI-Richtlinien 3822: Schadensanalyse, Beuth-Verlag, Berlin. 3 Prof. Dr.-Ing. Uwe Reinert Fachbereich Maschinenbau HOCHSCHULE BREMEN UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES 1. Schadensanalyse 1.1 Aufgaben und Ziele 4 1. Schadensanalyse Prof. Dr.-Ing. Uwe Reinert Fachbereich Maschinenbau HOCHSCHULE BREMEN UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES 1.2 Schadensursachen 5 1. Schadensanalyse Prof. Dr.-Ing. Uwe Reinert Fachbereich Maschinenbau HOCHSCHULE BREMEN UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES 1.3 Vorgehensweise 6 Prof. Dr.-Ing. Uwe Reinert Fachbereich Maschinenbau 1. Schadensanalyse HOCHSCHULE BREMEN UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES 1.4 Einteilung der Brüche Mechanisch bedingte Brüche Gewaltbruch Spaltbruch Gleitbruch Mischbruch Schwingbruch Korrosionsbedingte Brüche z.B. Interkristalline Korrosion Schwingungsrisskorrosion Wasserstoffinduzierte Brüche Thermisch bedingte Brüche z.B. Kriechbrüche Härterisse Schweißrisse 7 1. Schadensanalyse Prof. Dr.-Ing. Uwe Reinert Fachbereich Maschinenbau Gleitbruch unter Zug HOCHSCHULE BREMEN UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES 1.5 Gewaltbruch Spaltbruch transkristallin Spaltbruch interkristallin 8 Prof. Dr.-Ing. Uwe Reinert Fachbereich Maschinenbau 1. Schadensanalyse HOCHSCHULE BREMEN UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES 1.5 Gewaltbruch Gleitbruch interkristallin Gleitbruch transkristallin Wabenbildung entlang 45-Grad-Scherflächen Abgelöste Einschlüsse 9 Prof. Dr.-Ing. Uwe Reinert Fachbereich Maschinenbau 1. Schadensanalyse HOCHSCHULE BREMEN UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES 1.5 Gewaltbruch Linien gleichen plastischen Verformungsgrades Mischbruch Trichter-Kegel-Bruch 10 1. Schadensanalyse Prof. Dr.-Ing. Uwe Reinert Fachbereich Maschinenbau HOCHSCHULE BREMEN UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES 1.5 Gewaltbruch 11 Prof. Dr.-Ing. Uwe Reinert Fachbereich Maschinenbau 1. Schadensanalyse HOCHSCHULE BREMEN 1.6 Schwingbruch UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES Rissinitiierung (Kerbspannungen) Dauerbruch (Rastlinien) Gewaltbruch durch Überlast 12 1. Schadensanalyse 1.6 Schwingbruch Prof. Dr.-Ing. Uwe Reinert Fachbereich Maschinenbau HOCHSCHULE BREMEN UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES 13 1. Schadensanalyse Prof. Dr.-Ing. Uwe Reinert Fachbereich Maschinenbau HOCHSCHULE BREMEN UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES 1.6 Schwingbruch Dauerbruchfläche makroskopisch mit Rastlinien und Restbruchfläche Doppelseitige Biegung Einseitige Biegung niedrige Nennspannung hohe Nennspannung kleine Restbruchfläche große Restbruchfläche 14 1. Schadensanalyse Prof. Dr.-Ing. Uwe Reinert Fachbereich Maschinenbau HOCHSCHULE BREMEN UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES 1.6 Schwingbruch 15 1. Schadensanalyse Prof. Dr.-Ing. Uwe Reinert Fachbereich Maschinenbau HOCHSCHULE BREMEN UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES 1.7 Untersuchungsmethoden Bruchflächenanalyse Höhe der Beanspruchung: Nieder-, Fließspannung Belastungsart: Zug, Biegung, Torsion, etc. Grad der makroskopischen Verformung: Spröd-, Zähbruch Erscheinungsbild der Bruchfläche: matt, kristallin Orientierung gegenüber dem Bauteil: Schub-, Normalspannung Beanspruchung: mechanisch, thermisch, korrosiv Mechanische Prüfungen Härte, -verlauf Kerbschlagzähigkeit Streckgrenze, Zugfestigkeit, Bruchdehnung Metallographie Gefügebestimmung Wärmebehandlung Funkenspektroskopie Werkstoffzusammensetzung 16
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