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Aluminium/Details: Unterschied zwischen den Versionen
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→Festigkeit
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== Festigkeit == | == Festigkeit == | ||
Wichtig ist eine Unterscheidung zwischen Festigkeit (Streckgrenze) und Steifigkeit (E-Modul). Nehmen wir an wir hätten zwei Rahmen mit exakt gleicher Geometrie, Rohrdurchmesser und Wandstärke, wie würden sich dieser Rahmen mit den Werkstoffen Reinaluminium, 6xxx Aluminiumlegierung, 7xxx Aluminiumlegierung, und Baustahl „verhalten“ und „anfühlen“ | |||
{|{{Prettytable|width=75%}} | |||
!Werkstoff | |||
!Dichte [g/cm³] | |||
!E-Modul [Gpa] | |||
!Streckgrenze [MPa] | |||
!Rahmengewicht | |||
!Fahrgefühl | |||
!Einbringen bleibender Verformungen | |||
|- | |||
|Reinalu | |||
|2,7 | |||
|70 | |||
|40 | |||
|Leicht | |||
|Weich | |||
|Leicht | |||
|- | |||
|6xxx | |||
|2,6 | |||
|70 | |||
|120-400 | |||
|Leicht | |||
|Weich | |||
|Mittel | |||
|- | |||
|7xxx | |||
|2,7 | |||
|70 | |||
|220-600 | |||
|Leicht | |||
|Weich | |||
|Schwer | |||
|- | |||
|Baustahl | |||
|7,8 | |||
|206 | |||
|185-355 | |||
|Schwer | |||
|Härter | |||
|Mittel | |||
|- | |||
|} | |||
Was beim Betrachten der Tabelle auffällt ist die Tatsache das man mittel zulegieren verschiedener Elemente zwar die Festigkeit erhöhen kann aber nicht die Steifigkeit. Doch warum fühlen sich dann Aluminiumrahmen „steifer“ an? Ok in unserer Annahme oben haben wir gleiche Wandstärke vorausgesetzt. Also verdreifachen wir die Menge des verwendeten Aluminiums, was passiert? Unser Gewicht verdreifacht sich (die beiden Rahmen sind gleich schwer). Der tragende Querschnitt verdreifacht sich unsere Konstruktion wird gleich Steif. In unserer Frage warum sind Aluminiumrahmen steifer sind wir immer noch nicht weiter. | |||
Hier ein kurzes Zitat von Hunderten von Konstruktionslehrern „Die Steifigkeit kommt über die Konstruktion!“. Vergleichen wir einen aktuellen Aluminiumrahmen mit ein klassischen Stahlrahmen fällt uns eines auf... der Aluminiumrahmen hat dickere Rohre und das macht die Rahmen steifer. Der Grund ist die Biegesteifigkeit die sich aus E-Modul multipliziert mit dem Flächenträgheitsmoment ergibt (EI) und das Flächenträgheitsmoment für Rohre sieht wir folgt aus: | |||
<math>I_y = I_z = {\pi \over 4} \cdot (R^4 - r^4) = {A \over 4} \cdot (R^2 + r^2)</math>. | |||
Doch warum jetzt die Steifigkeit eines Werkstoffes erhöhen? | |||
== Fügen == | == Fügen == | ||
