Spannungsspitze

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engl: secondary stress          Kategorie: Level 3 Mechanik Theorie

Hier wird die Spannungsspitze als eine Spannung im Sinne der Strukturmechanik beschrieben (in Abgrenzung zu einer elektrischen Spannungsspitze).

In der Ingenieurmechanik ist es üblich, eine mechanische Spannungsverteilung in einem Bauteil-Querschnitt in unterschiedliche Kategorien einzuordnen und je nach Ursache der Spannung als

• Primärspannung,
• Sekundärspannung oder
• Spannungsspitze

zu betrachten. Diese Einstufung spielt insbesondere bei der Bewertung nach Regelwerken eine Rolle.

Eine Spannungsspitze ist eine Spannung, die der Summe der Primär- und Sekundärspannungen überlagert ist. Sie hat keine merklichen Verformungen zur Folge und ist in der Summe aller Anteile nur für Ermüdung und Sprödbruchgefährdung von Bedeutung.

Grundlagen

Die rechnerische Auslegung von Konstruktionen und Bauteilen erfolgt zunächst mit einer Dimensionierung. Dabei wird in der Konzeptphase sichergestellt, dass die maßgebenden und grundlegenden Eigenschaften gegeben sind. Für diese Dimensionierung (Auslegung mit Formeln, Bemessung) werden meistens einfache Formeln verwendet. Sie basieren auf einer Idealisierung, die für die maßgebenden und grundlegenden Eigenschaften angemessen ist. In der Strukturmechanik werden hierbei die Spitzenspannungen nicht berücksichtigt.

Wenn der Entwurf oder die Konstruktion abgeschlossen ist, wird durch eine Analyse des Bauteilverhaltens sichergestellt, dass keine sonstigen Grenzwerte überschritten werden. In der Strukturmechanik werden bei der Analyse des mechanischen Verhaltens auch Sekundär- und Spitzenspannungen berücksichtigt. Eine numerische wie auch eine experimentelle Analyse des mechanischen Verhaltens liefert die Verteilung der mechanischen Spannungen im Bauteil und erfordert eine solche Einstufung der Spannungsanteile für die Bewertung.

Es ist üblich, eine Spitzenspannung in der Summe mit den Primär- und Sekundärspannungen gegenüber dem Versagen durch Ermüdung und Sprödbruchgefährdung abzusichern.

Beispiele

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