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2023-06-10T07:25:42Z

Beispiel

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'''Wechselbiegung''' ist die [[Belastung (Physik)|Belastung]] eines – vornehmlich [[metall]]ischen – [[Bauteil (Technik)|Bauteils]] durch eine [[Biegung (Mechanik)|Biege]][[kraft]], deren Wirkrichtung sich [[Periode (Physik)|periodisch]] um 180° umkehrt, so dass das Bauteil abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen [[Elastizität (Physik)|elastisch]] biege[[Verformung|verformt]] wird. Eine zyklisch hin- und hergehende Biegebelastung bezeichnet man als Lastspiel.

Infolge der wechselnden Biege[[Beanspruchung (Technische Mechanik)|beanspruchung]] des Bauteils bauen sich – ausgehend von seiner Mittelebene – [[Mechanische Spannung|Spannung]]en auf, die an den beiden einander gegenüberliegenden Oberflächen ihr Maximum erreichen. Hierbei findet ein ständiger Wechsel von Zug- und Druckspannung statt.

Konstruktiv sind zwei Fälle zu unterscheiden:
* die in ihrer Wirkrichtung diametral wechselnde Biegekraft kann auf das freie Ende eines Bauteils wirken, das – nach Art eines [[Kragträger]]s – einseitig [[Lager (Statik) #Lagerarten|eingespannt]] ist. Hierbei baut sich die maximale Zugspannung jeweils an der von der Biegekraft beaufschlagten Bauteiloberfläche auf, während die maximale Druckspannung jeweils an der gegenüberliegenden, nicht biegekraftbeaufschlagten Bauteiloberfläche entsteht.
* Ist dagegen das Bauteil an beiden Enden [[Lager (Statik)|gelagert]] und wirkt die hin- und hergehende Biegekraft zwischen den beiden Lagerstellen auf das Bauteil, so ergeben sich umgekehrte Spannungsverhältnisse: maximale Druckspannung an der von der Biegekraft beaufschlagten Bauteiloberfläche, maximale Zugspannung an der gegenüberliegenden, nicht biegekraftbeaufschlagten Bauteiloberfläche.

== Beispiel ==
Eine [[Brücke]]nkonstruktion mit horizontalen [[Träger (Statik)|Träger]]n, die durch hohes [[Verkehrsaufkommen]] in vertikale [[Schwingung]]en geraten.

Durch die sich im Rhythmus der Lastspiele ständig umkehrenden Spannungsverhältnisse, insbesondere durch die jeweiligen Zugspannungen, kann es an den Oberflächen des Bauteils zu Einkerbungen, Rissen und dergleichen kommen, die im Verlauf der Wechselbiegebelastung schließlich zum (vorzeitigen) Bruch des Bauteils führen. Hierbei hängt der Zeitpunkt des Bruchs zum einen von der Höhe der Biegekraft und dem sich daraus ergebenden Ausmaß der wechselnden elastischen [[Durchbiegung]] des Bauteils und zum anderen von der Anzahl der aufeinanderfolgenden Lastspiele ab. Diese Abhängigkeit des Bruchverhaltens lässt sich durch eine [[Wöhlerkurve]] grafisch darstellen und veranschaulichen. Hierbei zeigt ein [[Konkave Funktion|konkav]] gekrümmter erster (linker) Kurvenast (die so genannte [[Zeitfestigkeit]]), dass die Lastspielzahl bis zum Bruch umso kleiner sein wird, je höher die durch die Biegekraft im Bauteilmaterial erzeugte Spannung ist. Mit abnehmender Belastung (Spannung) geht die Wöhlerkurve schließlich etwa [[Tangente|tangential]] in einen sich rechts anschließenden zweiten Kurvenast über, der einen geradlinig horizontalen Verlauf aufweist. Diesen geradlinig horizontalen Kurvenast bezeichnet man als [[Dauerfestigkeit]]. In diesem vergleichsweise niedrigen Belastungs- bzw. Spannungsbereich sind Lastspielzahlen von vielen Millionen möglich, ehe es zum Bruch des Bauteils kommt.

Wechselbiegung kann bei entsprechend starker Biegebelastung und hoher Biege[[frequenz]] (Anzahl der Lastspiele pro Zeitspanne) im Zusammenwirken mit einem [[Korrosionsmedium]] das Auftreten von [[Schwingungsrisskorrosion]] bewirken. Diese führt zu (weiteren) Verringerungen von [[Bruchspannung]] und Bruchlastspielzahl.

== Siehe auch ==
* [[Umlaufbiegung]]

== Literatur ==
* Dubbels Taschenbuch für den Maschinenbau, 11. Aufl., Berlin/Göttingen/Heidelberg 1956, Bd. 1
* HÜTTE, Des Ingenieurs Taschenbuch, 28. Aufl., Berlin 1955, Bd. I Theoretische Grundlagen

[[Kategorie:Biegebeanspruchung]]

Wechselbiegung - Versionsgeschichte

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