19.9 : Kreisförmige Wellen – Elastoplastische Materialien

Die Untersuchung massiver Rundwellen unter Spannung zeigt, dass innerhalb der Elastizitätsgrenze die Spannung direkt mit der Entfernung vom Wellenmittelpunkt ansteigt. Diese Beziehung bleibt bestehen, bis die Welle einen kritischen Spannungspunkt erreicht, an dem sie nachgibt und den Übergang von der elastischen zur plastischen Verformung markiert. An diesem entscheidenden Punkt wird das maximale Drehmoment ermittelt, das die Welle ohne bleibende Verformung aushalten kann, was die Grenze ihres elastischen Verhaltens darstellt.

Mit zunehmendem Drehmoment an der Welle entwickelt sich der plastische Bereich, der den inneren elastischen Kern umgibt und durch ein konstantes Spannungsniveau im plastischen Bereich und eine lineare Spannungsverteilung innerhalb des elastischen Kerns gekennzeichnet ist. Bei kontinuierlichem Drehmomentanstieg dehnt sich die plastische Zone aus und verringert den elastischen Kern, bis die Verformung entlang der Welle vollständig plastisch wird.

Das auf die Welle ausgeübte Gesamtdrehmoment ist eine Summe der Drehmomente, die mit den elastischen und plastischen Verformungsbereichen verbunden sind. Durch weitere Analyse und Vereinfachung, die sich auf die Erweiterung des plastischen Bereichs konzentriert, kann das endgültige plastische Drehmoment berechnet werden. Das ultimative plastische Drehmoment ist das maximale Drehmoment, das die Welle bewältigen kann, bevor sie einer vollständigen plastischen Verformung unterliegt und ihre ursprüngliche Form vollständig verliert.