Werkstoffmechanik

Ingenieurwissenschaften und Informatik

Version 8.0 vom 14.12.2022

11B0452

Mechanical Behavior of Engineering Materials

• Werkstofftechnik (B.Sc.)
• Dentaltechnologie (B.Sc.)
• Kunststofftechnik (B.Sc.)
• Kunststofftechnik im Praxisverbund (B.Sc.)

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Die Vorlesung schließt die Lücke zwischen den Grundlagen der Werkstofftechnik/Werkstoffprüfung und der Festigkeitslehre bzw. der betriebsfesten Bauteilbemessung. Es wird gezeigt, wie die grundlegenden Konzepte der Festigkeitslehre in der Mikrostruktur der Werkstoffe wirksam sind. Daraus ergeben sich eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten und Konsequenzen für die Optimierung und Lebensdauervorhersage bei der praktischen Anwendung technischer Werkstoffe.

Vorlesung-Mechanismen der elastischen und plastischen Verformung, WH Zugversuch-Versetzungsbewegung: Mikromechanismen der Verformung im Ein- und Vielkristall-Verfestigung und Festigkeitssteigerung in metallischen Werkstoffen-Verformung bei hohen und Tiefen Temperaturen (Kriechen und sprödes Versagen)-Grundzüge der ingenieurmäßigen Bauteilauslegung-Belastungsarten und Einflussgrößen auf die Bauteillebensdauer-Materialermüdung (Prüftechnik, Spannung-Dehnung-Hysteresen, Wöhler-Diagramm, Beanspruchungsspektren, Zählverfahren)-Kriechen (Kriechkurve, Zeitstanddiagramme, Robinson-Regel, etc.)-Bauteilbeanspruchung unter komplexen Bedingungen: Mech. Beanspruchung und Korrosion, Thermomechanische Ermüdung)-Schadensbeispiele und Schadensanalytik-Rissausbreitung und Bruch (Kerbwirkung, Bruchmechanik, Versagensmechanismen)

Praktikum
1) Festigkeitssteigerung durch thermomechanische Behandlung (Walzen und Rekristallisation)
2) Materialermüdung: Wechselverformungsverhalten von C-Stählen
3) Bruchmechanik: Bestimmung der Bruchzähigkeit (kritischer Spannungsintensitätsfaktor für instabile Rissausbreitung)
4) Ermüdungsrissausbreitung: Ermittlung des Schwellenwert und der Steigung des Paris-Gesetzes für die Ermüdungsrissasubreitungsrate da/dN vs. Schwingbreite des Spannungsintensitätsfaktors
5) Werkstoffanalytische Beurteilung mittels Licht- und Rasterelektronenmikroskopie (Bruchflächen, unverformte, verformte, rekristallisierte Gefüge etc.)

Wissensverbreiterung
Die Studierenden der Hochschule Osnabrück, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, verfügen über ein fundiertes Verständnis der Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von Konstruktionswerkstoffen (Schwerpunkt: metallsiche Werkstoffe).
Wissensvertiefung
Die Studierenden der Hochschule Osnabrück, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, haben ihre Kenntnisse der elastischen und plastischen Eigenschaften auf die Werkstoffmikrostruktur ausgedehnt, so dass sie diese auf die Atomabstandspotentzialkurve und die Versetzungsbewegung zurückführen können. Andererseits kennen sie die grundsätzliche Methodik, mit denen die Bauteillebensdauer unter komplexer mechanischer Beanspruchung sicher abgeschätzt werden kann.
Können - instrumentale Kompetenz
Die Studierenden der Hochschule Osnabrück, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, können die Mikrostruktur verschiedener metallischer Werkstoffe, die entweder einer thermomechansichen Umformung (Kaltwalzen udn Rekristallisation) oder einer mechanischen Wechselbeanspruchungunterlegen haben, bewerten und diese Fähigkeiten auf unbekannte Problemstellungen der berufluichen Praxis anwenden.
Können - kommunikative Kompetenz
Die Studierenden der Hochschule Osnabrück, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, sind in der Lage die aus praktischen Experimenten erzielten Ergebnisse im Team aufzuarbeiten, unter Berücksichtigung des erlernten Stoffs und ergänzender Fachliteratur zu diskutieren und in geeigneter Form zu präsentieren.
Können - systemische Kompetenz
Die Studierenden sollen in der Lage sein für gegebene Beanspruchungen geeignete Werkstoffe auszuwählen und diese betriebsfest auszulegen. Sie sollen ferner in der Lage sein, die Methoden der mechanischen Werkstoffprüfung und der Mikrostrukturanalytik gezielt einzusetzen, um Eigenschaften und Mängel von Werkstoffen (z.B. im Rahmen der Qualitätssicherung) festzustellen. Die Ergebnisse von Schadensanalysen soll den Studierenden das gezielte Aufzeigen von Verbesserungspotenzialen ermöglichen.

Vorlesung, Praktikum

Grundlagen Werkstofftechnik, Grundlagen Physik, Physik für Werkstofftechniker, Festigkeitslehre, Werkstoffkunde Metalle

Mola, Javad

Mola, Javad

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Bürgel: Festigkeitslehre und Werkstoffmechanik, Band 2, Vieweg, Wiesbaden 2005Gottstein: Physikalische Grundlagen der Materialkunde, Springer-Verlag, Berlin 2001Richard, Sander: Ermüdungsrisse, Vieweg, Wiesbaden 2009Rösler, Harders, Bäker: Mechanisches Verhalten der werkstoffe, Vieweg + Teubner, Wiesbaden 2008

Mündliche Prüfung

Experimentelle Arbeit

Kenntnisse über die Mechanismen der elastischen und plastischen Verformung, zur Anwendung der Versetzungstheorie zur Festigkeitssteigerung metallischer Werkstoffe, und zum Schädigungsverhalten/zur Lebensdauervorhersage unter zyklischer Beanspruchung und Kriechbeanspruchung

1 Semester

Nur Sommersemester

Deutsch