Festigkeitskennwert

Aus ESOCAETWIKIPLUS

engl: strength          Kategorie: Level 2 Material Mechanik

Festigkeitskennwerte sind Spannungswerte, die für die Festigkeit eines Materials charakteristisch sind. Festigkeitskennwerte werden in Regelwerken für die Festlegung von Grenzwerten (zulässigen Spannungen) verwendet.

Die Abbildung rechts zeigt einige typische Festigkeitskennwerte von Stahlwerkstoffen. Die Abbildung zeigt als Ergebnis eines Zugversuches die Spannung aufgetragen über der Dehnung. Die typischen Festigkeitskennwerte eines solchen Stahlwerkstoffes sind die Streckgrenze, die Dehngrenze und die Zugfestigkeit.

Simulation

Für eine Simulation der Strukturmechanik bilden die Materialdaten eine wesentliche Grundlage. Während bei einer linear-elastischen Simulation der Elastizitätsmodul der maßgebende Materialwert ist, ist bei einer Simulation, die die Nichtlinearität des Materials berücksichtigt, die Kurve wie oben rechts gezeigt maßgebend.

Die gezeigten Festigkeitskennwerte sind dann wichtig bei der Bewertung der berechneten Spannungen.

Meistens geht die Simulation von idealen oder Soll-Werten der Materialdaten aus. Dabei ist zu beachten, dass die in Normen oder Tabellen genannten Festigkeitskennwerte im allgemeinen Mindestwerte sind, die garantiert zugesagt werden. Das tatsächlich vorliegende Material übertrifft diese garantierten Mindestwerte mit einer hohen Wahrscheinlichkeit. Als Beispiel ist hier rechts in der Abbildung prinzipiell die Wahrscheinlichkeitsdichte eines Stahlwerkstoffs St370-2 mit einer garantierten Mindest-Streckgrenze von Rp=370 [MPa] gezeigt. Ein normgerechter Werkstoff hat meistens eine höhere Festigkeit, um diese Bedingungen zu erfüllen. Ein sorgfältiger Hersteller wird qualitativ hochwertiges Material ausliefern, das durch die grüne Kurve beschrieben ist. Minderwertiges Material wird eher eine Wahrscheinlichkeitsverteilung zeigen, die durch die rote Kurve beschrieben ist.

Diese Differenz von garantierten Mindestwerten und tatsächlich vorliegenden Ist-Werten ist bei der Beurteilung der Genauigkeit der Simulation zu beachten.