19.8 : Plastische Verformung in kreisförmigen Wellen

Wenn Materialien Kräften ausgesetzt werden, die ihre Streckgrenze überschreiten, kommt es zu einem Prozess, der als plastische Verformung bezeichnet wird. Dies führt zu einer dauerhaften Veränderung oder Belastung ihrer Struktur. Dieses Konzept lässt sich speziell auf kreisförmige Wellen anwenden, bei denen die Verformung zu einer Formänderung führt. Die genaue Auswertung dieser plastischen Verformung erfordert das Verständnis der Spannungsverteilung innerhalb der kreisförmigen Welle, was durch die Berechnung der maximalen Scherspannung im Material erreicht wird. Nach der Identifizierung kann ein Scherspannungs-Dehnungsdiagramm erstellt werden, um die maximale Scherdehnung anzuzeigen. Es ist wichtig zu bedenken, dass die Scherbelastung in einem linearen Zusammenhang mit dem Abstand von der Wellenachse steht.

Die Beziehung zwischen Scherdehnung und radialem Abstand kann bestimmt werden, indem der maximale Wert der Scherdehnung in diese Gleichung eingesetzt wird. Ebenso lässt sich der Zusammenhang zwischen Schubspannung und radialem Abstand ableiten. Durch Verwendung der Integralbeziehung und Ersetzen der Elementarfläche und des polaren Trägheitsmoments durch den Wellenradius kann das endgültige Drehmoment, das zum Ausfall der Welle führt, berechnet werden, indem der maximale Scherspannungswert des Materials maximiert wird. Die aus dieser Berechnung abgeleitete äquivalente Spannung wird oft als Bruchmodul bei Torsion des gegebenen Materials bezeichnet. Dieser Begriff stellt die maximale Belastung dar, die das Material ertragen kann, bevor es unter Torsion versagt.