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Kunststoffe 02/2018

Reversibilität als Auslegungskriterium

Beanspruchungen beim Konstruieren kunststoffgerecht begrenzen

Reversibilität als Auslegungskriterium

Bei der festigkeitsmäßigen Auslegung von Bauteilen gilt es, Bruch oder irreversible Verformungen mit ausreichender Sicherheit zu vermeiden. Konstrukteure wenden auf Kunststoffteile in der Praxis oft eine von metallischen Werkstoffen geprägte Denkweise an. Die Situation bei Kunststoffen ist jedoch komplexer. Insbesondere bei der Sicherstellung reversibler Verformungen bietet die dehnungsbezogene Auslegung eine Reihe von Vorteilen.

Prof. Dipl.-Ing. Johannes Kunz

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Literaturhinweis

1 Grashof, F.: Theorie der Elasticität und Festigkeit mit Bezug auf ihre Anwendungen in der Technik. Verlag Rudolph Gaertner, Berlin 1878, S. 2:

"Bei den als Glieder von Bau- und Maschinenkonstruktionen technisch angewendeten Körpern ist im Allgemeinen zu verlangen, dass ihr Deformationszustand in jedem Punkte nicht nur unterhalb der Grenze bleibe, bei der die Festigkeit überwunden wird, sondern auch unterhalb einer solchen Grenze, womit eine bleibende Deformation des Körpers von merklicher Größe verbunden wäre. Die Aufgabe der technischen Elasticitäts- und Festigkeitslehre besteht demnach nicht nur in der Entwickelung des Zusammenhangs zwischen der Deformation und der Belastung, d. i. der Inanspruchnahme durch äußere Kräfte, eines Körpers von gegebenem Material bei gewisser Gestalt und Größe, sondern insbesondere auch darin, gewisse Dimensionen oder belastende Kräfte unter übrigens gegebenen Umständen so zu bestimmen, dass der Deformationszustand in keinem Punkte eine gewisse erfahrungsmäßig als höchstens zulässig erachtete Grenze überschreite."

2 Bickel: Die metallischen Werkstoffe des Maschinenbaus. Springer Verlag, Berlin 1953, S. 165

3 Wellinger, K.; Dietmann, H.: Festigkeitsberechnung. Grundlagen und technische Anwendung. 2. Aufl., Alfred Kröner Verlag, Stuttgart 1969, S. 26

4 EN ISO 2862-1:2016: Metallische Werkstoffe – Zugversuch – Teil 1: Prüfverfahren bei Raumtemperatur

5 EN ISO 527-1:2012: Kunststoffe – Bestimmung der Zugeigenschaften – Teil 1: Allgemeine Grundsätze

6 Menges G.; Schmidt, H.: Spannungsrisse bei Langzeit-Zugbeanspruchung von Kunststoffen. Kunststoffe 57 (1967) 11, S. 885–890

7 Menges, G.; Schmidt, H.: Das Kriechdehnungsverhalten amorpher thermoplastischer Kunststoffe bei mehrachsiger Zugbeanspruchung unter Berücksichtigung der optisch erkennbaren Fließgrenze. Plastverarbeiter 21 (1970) 5, S. VII-1–VII-5

8 Menges, G.: Das Verhalten von Kunststoffen unter Dehnung. Kunststoffe 63 (1973) 2, S. 95–100 und 63 (1973) 3, S. 173–177

9 Menges, G.; Riess, R.: Verarbeitungs- und Umgebungseinflüsse auf die kritische Dehnung von Kunststoffen. Kunststoffe 64 (1974) 2, S. 87–92

10 Menges, G.; Riess, R.; Suchanek, H.-J.: Einfluss korrosiver Flüssigkeiten auf mechanisch beanspruchte Thermoplaste. Kunststoffe 64 (1974) 4, S. 200–204

11 Skrabala, O.; Bonten, C.: Bestimmung der kritischen Dehnung mittels Schallemissionsanalyse. 23. Stuttgarter Kunststoff-Kolloquium 6.–7. März 2013. Tagungsband, S. 179–181

12 Geyer, A.; Röber, T.; Bonten, C.: Die kritische Dehnung nutzen. Kunststoffe 107 (2017) 10, S. 143–147

13 Menges, G.; Taprogge, R.: Denken in Verformungen erleichtert das Dimensionieren von Kunststoffteilen. VDI-Z 112 (1970) 6, S. 341–346 und 112 (1970) 10, S. 627–629

14 Menges, G.: Erleichtertes Verständnis des Werkstoffverhaltens bei verformungsbezogener Betrachtungsweise. Fortschritts-Bericht VDI Reihe 5, Nr. 12 (1971)

15 Ehrenstein, G. W.; Erhard, G.: Konstruieren mit Polymerwerkstoffen. Hanser Verlag, München 1983, S. 35

16 Navier, C. L. M. H.; de Saint-Venant, A. J. C. B.: Résumé des Leçons données à l’Ecole des Ponts et Chaussées sur l’application de la mécanique à l’établissement des constructions et des machines. 3. Aufl., Paris 1864

17 Kunz, J.: Ein Plädoyer für die dehnungsbezogene Auslegung. Kunststoffe 101 (2011) 4, S. 50–54

18 Kunz, J.: Bauteilauslegung mit Augenmaß. Kunststoffe 103 (2013) 12, S. 56–60

19 Kunz, J.; Studer, M.: Die Kerbwirkung bei der Anbindung von Schnapphaken. Kunststoffe 97 (2007) 7, S. 46–51

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