Untersuchungen zum Schadensmechanismus Torsionsschwingbruch durch Kontaktermüdung an Schraubendruckfedern

Medientyp: E-Book; Hochschulschrift

Titel: Untersuchungen zum Schadensmechanismus Torsionsschwingbruch durch Kontaktermüdung an Schraubendruckfedern

Beteiligte: Mack, Benjamin [Verfasser:in]; Kletzin, Ulf [Akademische:r Betreuer:in]; Zentner, Lena [Akademische:r Betreuer:in]; Schwabe, Frank [Akademische:r Betreuer:in]

Körperschaft: Technische Universität Ilmenau ; Universitätsverlag Ilmenau

Erschienen: Ilmenau: Universitätsverlag Ilmenau, 2019
Ilmenau: Universitätsbibliothek, 2019

Umfang: 1 Online-Ressource (xvii, 184 Seiten); Diagramme, Illustrationen (teilweise farbig)

Sprache: Deutsch

Identifikator:

Schlagwörter: Schraubendruckfeder > Herstellung > Kontakt > Lichtspaltverfahren
Schraubendruckfeder > Drehschwingung > Torsion > Dauerschwingversuch
Schraubendruckfeder > Drehschwingung > Torsion > Dauerschwingfestigkeit > Bruch > Numerisches Verfahren
Schraubendruckfeder > Reibermüdung > Ermüdung bei sehr hohen Lastspielzahlen > Dauerschwingfestigkeit

Entstehung:

Hochschulschrift: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2018

Anmerkungen:

Beschreibung: Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Wirkzusammenhänge des Schadensmechanismus "Torsionsschwingbruch durch Kontaktermüdung" zu untersuchen und Möglichkeiten zur Quantifizierung des Schadensmechanismus aufzuzeigen. Zu diesem Zweck werden Federvarianten mit unterschiedlichen Anlageverhalten gefertigt, charakterisiert und geprüft. Mit den bisher etablierten Methoden kann das Anlageverhalten nicht lokal und zugleich bei einer definierten Federkraft bewertet werden, was für die Fertigung von Versuchsfedern mit gezielt variierenden Anlageverhalten erforderlich ist. Vor diesem Hintergrund wird die Lichtspaltmethode entwickelt. Die Lichtspaltmethode eignet sich im Gegensatz zu numerischen Verfahren auch zur fertigungsnahen Beurteilung des Anlageverhaltens. Zusätzlich ermöglicht die Lichtspaltmethode einen höherwertigen FE-Abgleich im Endwindungsbereich, als ein Abgleich über die Federrate oder mittels druckempfindlichen Papiers. Aufgrund der Schwingfestigkeitsergebnisse wird eine Untergliederung des Schadensmechanismus hinsichtlich HCF-Kontaktermüdung mit Bruchausgang im Oberflächennahen Bereich und VHCF-Kontaktermüdung mit Bruchausgang unterhalb der Oberfläche vorgenommen. Begleitender Untersuchungen an Federn und Drähten zeigen, dass begünstigende Ursachen für Endwindungsbrüche mit der Ausprägung HCF-Kontaktermüdung sich auf eine fertigungs- bzw. verschleißbedingte Primärschädigung zurückführen lassen. Endwindungsbrüche im Bereich erhöhter Schwingspielzahlen mit einem Bruchausgang unterhalb der Oberfläche weisen auf eine Primärschädigung durch Kontaktermüdungsrissbildung hin. Auf Grundlage der Schwingfestigkeitsversuche an Schraubendruckfedern und numerischen Berechnungen wird eine Vorgehensweise zur Auslegung der Endwindungsgeometrie bei erhöhter Schwingspielzahl erarbeitet. Die Grobauslegung der Endwindungsgeometrie erfolgt über die Analyse des Kontaktwinkels in Abhängigkeit der Torsionsbeanspruchung. Die örtliche Bewertung erfolgt auf Basis der Finiten Elemente Methode und geeigneter Schadensparameter. Die numerische Nachrechnung der Schwingversuche zeigt, dass die lokale Kontaktdruckschwingweite als auch der Schadensparameter nach Dang Van geeignete Kenngrößen zur Beschreibung der VHCF-Kontaktermüdung darstellen. Durch diese Arbeit lassen sich Endwindungsbrüche durch Kontaktermüdung im VHCF-Bereich lokal bewerten.

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