Einspielen

Aus ESOCAETWIKIPLUS

engl: shakedown          Kategorie: Level 3 Mechanik Material

Einspielen wird das Verhalten von Bauteilen aus Werkstoffen unter wiederholter Belastung genannt, bei dem nach anfänglichen plastischen Verformungen nur noch elastische Verformungen auftreten.

Dies kann bei Simulationen der Strukturmechanik mit Materialnichtlinearität, Plastizität und alternierenden Lasten eine Rolle spielen.

Simulation

In der Simulation ist das Einspielen eine Grundlage der Bewertung von Sekundärspannungen nach dem Konzept der Spannungskategorien. Die Abbildung hier rechts ist der Praxis entnommen, sie zeigt den Verlauf der Spannungen und Dehnungen bei einer Folge von Be- und Entlastungszyklen.

Zur Erläuterung des Prinzips wird ein einfacher Fall verwendet. Stellen Sie sich eine Simulation mit einem einfachen bilinearen Materialgesetz vor. Ein solches bilineares Materialgesetz wurde in einem Anschauungs-Beispiel zu Plastizität auf einer anderen Seite zugrunde gelegt. Dort ist eine Abfolge einer Be- und einer anschließenden Entlastung gezeigt. Hier ist das Verhalten der Spannungen und Dehnungen gezeigt für

• eine Belastung, die etwas über die elastische Grenze hinaus geht und
• eine Entlastung bis zu dem Zustand mit Dehnung gleich Null (dies erfordert, dass sich zusammen mit anderen Bauteilbereichen ein Eigenspannungszustand entwickelt hat, typisch für Sekundärspannungen) sowie anschließend
• einer Folge von Be- und Entlastungen innerhalb dieser Grenzen der Dehnungen und Spannungen.

Die Beanspruchung des Materials bei dieser Be- und Entlastungsfolge enthält nur beim ersten Zyklus plastische Anteile. Für die folgenden Zyklen hat sich die Beanspruchung "eingespielt", sie folgt einer elastischen Geraden (dabei liegt der Elastizitätsmodul zugrunde). Die anfänglich entstandenen plastischen Anteile bleiben nach dem ersten Zyklus ungeändert vorhanden. Das Material hat sozusagen einen neuen elastischen Bezugspunkt gefunden.

Wenn eine solche Anordnung unter den gleichen Lasten, jedoch mit einem elastischen Materialgesetz simuliert wird, so ergibt sich dabei eine maximale Spannung in Höhe des 2-fachen der elastischen Grenze. Dies wird bei der Festlegung der Spannungsgrenzwerte für die Bewertung berücksichtigt.

Dieses Verhalten kann nicht von Primärspannungen erwartet werden.

Sonstige Begriffe

Wenn die Lastkombination sich zyklisch wiederholt und im Bauteil bei jedem Zyklus eine plastische Dehnung auftritt, liegt zyklische Plastizität vor.

Wenn die Lastkombination sich zyklisch wiederholt und im Bauteil bei jedem Zyklus eine Zunahme der Dehnungen festgestellt wird, spricht man von ratcheting.

Ermüdung ist ein Nachweisziel der Auswertung bei wiederholten Belastungen.