Spannungs-Zeit-Funktion

Spannungs-Zeit-Funktion unterschiedlicher Beanspruchungsarten

Die Spannungs-Zeit-Funktion beschreibt, mit welcher Intensität eine Belastung bzw. eine Spannung $\sigma $ über Zeit $t$ auf ein Bauteil wirkt. Es werden folgende Belastungsarten unterschieden:

• konstante
• zyklische
• ungleichmäßige/zufällige Belastung

Schadensfälle treten bei einer zyklischen Beanspruchung eher ein als bei einer statischen Belastung. Bei einer schwingenden Belastung, die makroskopisch betrachtet elastische Verformungen auslöst, treten auf mikroskopischer Ebene bereits plastische Verformungen auf. Folglich tritt dynamisches Versagen schon vor Erreichung der Grenzspannung für Versagen bei statischer Belastung auf.

Mithilfe einer geeigneten Prüfmaschine lassen sich Belastungen Kraft- oder weggesteuert aufbringen. Die Spannungs-Zeit-Funktionen sind jeweils unterschiedlich. Bei einer weggesteuerten Dehnung wird die Änderung des Weges - also die Längenänderung des Bauteils je Zeiteinheit - konstant gehalten. Die relative Längenänderung heißt Dehnung $\varepsilon $ und ist hier konstant. Bei einer kraftgesteuerten Belastung wirkt eine konstante Kraft auf das Bauteil.

Stress-time function

Stress-time function for different types of stress

The stress-time function indicates the intensity with which a load or stress $\sigma $ acts on a component over time $t$. The different load types are as follows:

• Constant
• Cyclic
• Non-uniform/random

Cyclic stress is more likely to cause damage than a static load. If a cyclic load causes elastic deformations at a macroscopic level, plastic deformations will already be occurring at a microscopic level. Consequently, dynamic failure occurs before reaching the threshold stress for failure resulting from a static load.

An appropriate testing machine can be used for Force- or displacement-controlled load application. The stress-time functions are different in each case. In the case of displacement-controlled elongation, the change in the component's length per unit of time is kept constant. The relative change in length is called elongation $\varepsilon $ and is constant here. In the case of a force-controlled load, a constant force acts on the component.

应力-

不同应力类型下的应力-时间效应

应力-时间函数是指作用于构件上的载荷或应力 $\sigma $ 的强度随时间 $t$ 的变化关系。载荷类型有以下几种：

恒定应力

循环应力

非均匀应力/随机应力

循环应力与静载荷相比，更易造成构件破坏。如果循环应力在宏观层面导致构件产生了弹性形变，且在微观层面还产生了塑性形变。因此，在动态应力条件下材料发生失效的临界应力小于静态载荷条件下材料失效的门槛应力。

可用一台合适的试验机控制荷载使得力或位移规律变化。不同情况下的应力-时间函数不同。在位移规律变化的函数中，构件的每单位时间内的长度变化保持恒定。长度的相对变化称为伸长 $\varepsilon $ 且在此处为恒定值。在力规律变化的函数中，构件的作用力为恒定量。

不同应力类型下的应力-时间效应

Función esfuerzo-tiempo

Función esfuerzo-tiempo para diferentes tipos de esfuerzos

La función esfuerzo-tiempo indica la intensidad con la cual una carga o esfuerzo $\sigma $ actúa sobre un componente en el tiempo $t$. Los diferentes tipos de carga son los siguientes:

Constante

Cíclica

No uniforme/aleatoria

El esfuerzo cíclico es más propenso a causar daños que la carga estática. Si una carga cíclica causa deformaciones elásticas a un nivel macroscópico, las deformaciones plásticas ya habrán ocurrido a nivel microscópico. Por consiguiente, la falla dinámica ocurre antes de llegar al umbral de esfuerzo por fallas basadas en una carga estática.

Se puede usar una máquina de pruebas apropiada para la aplicación de cargas con fuerza o desplazamiento controlados. Las funciones esfuerzo-tiempo son diferentes en cada caso. En el caso de la elongación con desplazamiento controlado, el cambio en la longitud del componente por unidad de tiempo permanece constante. El cambio relativo en la longitud se llama elongación; y aquí es constante $\varepsilon $. En el caso de la carga con fuerza controlada, una fuerza constante actúa sobre el componente

Función esfuerzo-tiempo para diferentes tipos de esfuerzos