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Biegefestigkeit

beim Bruch oder Fließen in der Randfaser einer durch eine Biegemoment belasteten Probe herrschende Zug- oder Druckspannung
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Balken unter Biegebelastung
Zugspannung unten, Druckspannung oben
(maximal in jeweiliger Randfaser unter der belastenden Kraft bei A bzw. B)

Die Biegefestigkeit ist diejenige Zug- oder Druckspannung in der Randfaser eines Bauteils (Balken, Platte u. ä.), die bei Belastung durch ein Biegemoment auftritt und zu Bruch oder plastischer Verformung des Bauteils führt.[1] Sie ist eine von mehreren quantitativ angebbaren Festigkeitswerten.

Inhaltsverzeichnis

PrüfungBearbeiten

Die Biegefestigkeit wird definiert als jene fiktive Spannung, die das Bauteil unter Biegebeanspruchung beim Versagen hätte, wenn sich das Material linear-elastisch verhalten würde:

 [1][2]

mit

Bei reiner Biegebeanspruchung treten sowohl Zugspannungen ( ) als auch Druckspannungen ( ) auf:

  [3]

mit

  • Koordinate x in waagerechter Richtung (Koordinate in Klammern: Positionsangabe im Bauteil; Koordinate als Index: Angabe der Koordinatenachse, um die ein Moment wirkt, s. u.)
  • Koordinate y nach vorne
  • Koordinate z in senkrechter Richtung
  • Flächenträgheitsmomenten  

Bei sehr spröden Werkstoffen entspricht die Biegezugfestigkeit der Zugfestigkeit, da der Bruch gerade dann eintritt, wenn die Spannung auf der Zugseite die Zugfestigkeit erreicht.[1]

Für metallische Werkstoffe gilt dies nicht zwangsläufig, bspw. ist bei Grauguss die Biegefestigkeit 2 bis 2,5-mal höher als die Zugfestigkeit.[1]

Faserverstärkte Kunststoffe gemäß DIN EN ISO 14125:2011-05Bearbeiten

„Biegefestigkeit: Die maximale Biegespannung, die während eines Biegeversuchs vom Probekörper ertragen wird bei akzeptierbaren Versagensarten.“

DIN EN ISO 14125:2011-05[4]

Verfahren A (Dreipunkt-Verfahren)Bearbeiten

  mit

  •   die Biegespannung
  •   dem Biegemoment
  •   dem Widerstandsmoment
  • F die Kraft;
  • L die Stützweite
  • h die Dicke des Probekörpers
  • b die Breite des Probekörpers

Verfahren B (Vierpunkt-Verfahren)Bearbeiten

  mit

  •   die Biegespannung
  •   dem Biegemoment
  •   dem Widerstandsmoment
  • F die Kraft;
  • L die Stützweite
  • h die Dicke des Probekörpers
  • b die Breite des Probekörpers

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. a b c d Lothar Issler, Hans Ruoß, Peter Häfele: Festigkeitslehre – Grundlagen. Springer-Verlag, 1995, ISBN 3-662-11739-8, Kapitel 6.3 Biegeversuch, S. 152–156 (springer.comeingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  2. Hier wird von einer einachsigen Biegung im Hauptachenskoordinatensystem bei doppeltsymmetrischem Querschnitt ausgegangen.
  3. Herbert Mang, G Hofstetter: Festigkeitslehre. 3., aktual. Auflage. Springer Verlag, Wien/New York 2008, ISBN 978-3-211-72453-8, 6.4 „Normalspannungen“, S. 156 (springer.com).
  4. DIN EN ISO 14125 - 2011-05 - Beuth.de. (beuth.de [abgerufen am 16. Januar 2019]).

Siehe auchBearbeiten

  • DIN EN ISO 14125:2011-05; Faserverstärkte Kunststoffe – Bestimmung der Biegeeigenschaften