Design und Konstruktion aus Aluminium

 

 

 

 

 

 

 

Von John Dwight (1999)

KURZER INHALT

Über Aluminium

• Allgemeine Beschreibung
  • Das Element
  • Der Name
  • Das Industriemetall
  • Legierungen
  • Gussteile
  • Angebliches Gesundheitsrisiko
  • Angebliche Brandgefahr
• Physikalische Eigenschaften
• Vergleich mit Stahl
  • Die guten Seiten von Aluminium
  • Die schlechten Punkte
• Geschichte
  • Die Edelmetallbühne
  • Der große Durchbruch
  • Frühe Bewerbungen
  • Festlegung der Legierungen
  • Der erste große Markt
• Aluminium seit 1945
  • Produktionswachstum
  • Neue Technologie
  • Baustatik
  • Die Architektur
  • Landverkehr
  • Marinenutzung

Herstellung

• Herstellung von Aluminiummetall
  • Primärproduktion
  • Sekundärmetall
• Flache Produkte
  • Walzwerkspraxis
  • Teller
  • Blatt
  • Dickentoleranz
  • Sonderformen von Flachprodukten
• Strangpressprofile
  • Extrusionsverfahren
  • Wärmebehandlung von Extrusionen
  • Korrektur
  • Stirbt
  • Hohlprofile
  • Extrudierbarkeit verschiedener Legierungen
  • Größen- und Dickenbeschränkungen
  • Toleranzen
  • Gestaltungsmöglichkeiten mit Extrusionen
• Rohre
  • Extrudiertes Rohr
  • Gezogenes Rohr
  • Geschweißtes Rohr

Herstellung

• Vorbereitung des Materials
  • Lager
  • Schneiden
  • Löcher
  • Bildung
  • Bearbeitung
• Mechanische Gelenke
  • Schrauben und Schrauben
  • Friktionsverschraubung
  • Nieten
• Lichtbogenschweißen
  • Einsatz von Lichtbogenschweißen
  • MIG-Schweißen
  • WIG-Schweißen
  • Füllermetal
  • Schweißnahtprüfung
• Rührreibschweißen
  • Der Prozess
  • Merkmale des FS-Schweißens
  • Einschränkungen
  • Anwendungen
• Andere Schweißverfahren
• Kleben
  • Verwendung von Kleben
  • Oberflächenvorbereitung
  • Zweikomponenten-Klebstoffe
  • Einkomponenten-Klebstoffe
  • Auftragen des Klebers
  • Klemmung
  • Aushärtung
• Schutz und Veredelung
  • Allgemeine Beschreibung
  • Vorbehandlung
  • Anodisieren
  • Gemälde
  • Kontakt mit anderen Materialien

Aluminiumlegierungen und ihre Eigenschaften

• Nummerierungssystem für Knetlegierungen
  • Grundsystem
  • Standardisierung von Legierungen
  • Kaltverfestigung
  • Die O- und F-Bedingungen
  • Zusammenhang zwischen Anlass und Zugfestigkeit
  • Verfügbarkeit von verschiedenen Temperamenten
  • Wärmebehandeltes Material
• Eigenschaften der verschiedenen Legierungstypen
  • Nicht aushärtbare Legierungen
  • Aushärtbare Legierungen
• Daten zu ausgewählten Knetlegierungen
  • Wie mechanische Eigenschaften angegeben werden
  • Spezifische Legierungen und ihre Eigenschaften
  • Kommentare zu bestimmten Legierungen
  • Mindestbiegeradius
  • Festigkeitsänderung mit der Temperatur
  • Eigenschaften von Schmiedestücken
• Spannungs-Dehnungs-Kurven
  • Empirische Spannungs-Dehnungs-Beziehung
  • Spannungs-Dehnungs-Kurve für Material mit minimaler Festigkeit
• Gusslegierungen
  • Nummerierungssystem
  • Drei nützliche Gusslegierungen
• In Verbindungen verwendete Legierungen
  • Befestigungsmaterial
  • Schweißzusatzdraht
• Korrosion
  • Korrosion exponierter Oberflächen
  • Wann sollte man vor Korrosion schützen
  • Bimetallische Korrosion

Grenzzustandsbemessung und Grenzspannungen

• Grenzzustandsbemessung
  • Allgemeine Beschreibung
  • Definitionen
  • Grenzzustand der statischen Festigkeit
  • Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit
  • Grenzzustand der Ermüdung
• Der Einsatz von Grenzspannungen
• Begrenzung der Spannungen basierend auf den Materialeigenschaften
  • Ableitung
  • Vorgehen bei Fehlen spezifizierter Eigenschaften
  • Aufgelistete Werte
• Grenzspannungen aufgrund von Knicken
  • Allgemeine Form der Knickkurven
  • Konstruktion der Designkurven
  • Die Designkurven

Wärmeeinflusszonenerweichung an Schweißnähten

• Allgemeine Beschreibung
• Thermische Kontrolle
• Muster der Erweichung
  • Wärmebehandeltes Material
  • Kaltverfestigtes Material
  • Spannungs-Dehnungs-Kurve von WEZ-Material
  • Mehrlagenschweißungen
  • Wiederherstellungszeit
• Schweregrad der WEZ-Erweichung
  • Erweichungsfaktor
  • Wärmebehandeltes Material
  • Kaltverfestigtes Material
• Ausdehnung der erweichten Zone
  • Allgemeine Überlegungen
  • Nenn-WEZ
  • Ein-Zoll-Regel
  • RD-Methode
  • Schweißgeometrie
  • Einzelne gerade MIG-Schweißnaht
  • Variation des WEZ-Ausmaßes mit der Schweißnahtgröße
  • Überlappende WEZ
  • Befestigungsschweißnähte
  • Definition einer isolierten Schweißnaht (10A-Regel)
  • RD-Methode, Zusammenfassung
• Anwendung der WEZ-Daten auf die Auslegung
  • Gestaltung der Mitglieder
  • Gestaltung von Fugen
• Vergleich mit 1-Zoll-Regel
• WEZ bei WIG-Schweißnähten
  • Unterschied zwischen WIG- und MIG-Schweißen
  • Erweichungsstärke beim WIG-Schweißen
  • Ausdehnung der erweichten Zone beim WIG-Schweißen
• WEZ an Rührreibschweißnähten

Plattenelemente in Kompression

• Allgemeine Beschreibung
  • Lokales Knicken
  • Arten von Plattenelementen
  • Plattenschlankheitsparameter
  • Elementklassifizierung (kompakt oder schlank)
  • Behandlung von schlanken Elementen
• Schlichte Flachelemente in gleichmäßiger Kompression
  • Lokales Knickverhalten
  • Grenzwerte der Plattenschlankheit
  • Schlanke Innenelemente
  • Schlank überragt
  • Sehr schlanke Überzüge
• Einfache flache Elemente unter Dehnungsgradient
  • Interne Elemente unter Dehnungsgradient, allgemeine Beschreibung
  • Interne Elemente unter Dehnungsgradient, Einstufung
  • Schlanke Innenelemente unter Dehnungsgradient
  • Hervorragend unter Dehnungsgradient, allgemeine Beschreibung
  • Hervorragend unter Dehnungsgradient, Fall T
  • Hervorragend unter Dehnungsgradient, Fall R
• Verstärkte Elemente
  • Allgemeine Beschreibung
  • Einschränkungen der Steifengeometrie
  • „Standard“-Bewehrung
  • Lage der Versteifung
  • Modifizierter Schlankheitsparameter
  • Einstufung
  • Schlanke verstärkte Elemente

Balken

• Allgemeiner Ansatz
• Momententragfähigkeit des Querschnitts
  • Moment-Krümmungs-Beziehung
  • Abschnittseinteilung
  • Einachsiges Moment, Grundformeln
  • Effektiver Abschnitt
  • Hybride Abschnitte
  • Verwendung der Interpolation für halbkompakte Abschnitte
  • Halbkompakter Abschnitt mit Zungenplatten
  • Lokales Beulen in einem unterbeanspruchten Druckflansch
  • Biaxiales Moment
• Scherkraftbeständigkeit
  • Notwendige Kontrollen
  • Schernachgiebigkeit von Stegen, Methode 1
  • Schernachgiebigkeit von Stegen, Methode 2
  • Scherfestigkeit von Stäben und Überzügen
  • Knicken, einfache Methode
  • Knicken, Spannungsfeldaktion
  • Schräge Bahnen
• Kombiniertes Moment und Schub
  • Geringe Scherung
  • Hohe Scherung, Methode A
  • Hohe Scherung, Methode B
• Bahnzerkleinerung
  • Stege mit Lagerversteifungen
  • Brechen von unversteiften Vliesen
• Stegverstärkung
  • Bewehrungsarten
  • Zungenplatten
  • Quersteifen
  • End-Beiträge
• Biegedrillknicken
  • Allgemeine Beschreibung
  • Basischeck
  • Äquivalentes gleichförmiges Moment
  • Grenzspannung für LT-Beulen
  • Schlankheitsparameter
  • Träger mit sehr schlanken Druckflanschen
  • Nutzlänge für LT-Knicken
  • Balken mit unterschiedlichem Querschnitt
  • Wirkung des gleichzeitigen Nebenmoments
• Strahlablenkung
  • Grundrechnung
  • Balken des schlanken Abschnitts

Zug- und Druckglieder

• Allgemeiner Ansatz
  • Fehlermöglichkeiten
  • Einteilung des Querschnitts (Druckstäbe)
• Effektiver Abschnitt
  • Grund Idee
  • Toleranz für WEZ-Erweichung
  • Berücksichtigung von lokalem Knicken
  • Zuschlag für Löcher
• Lokales Versagen des Querschnitts
• Allgemeines Nachgeben über die Länge
• Säulenknicken
  • Grundrechnung
  • Säulenknickspannung
  • Säulenknickschlankheit
  • Säulenknicken von Streben mit sehr schlanken Überständen
• Drehknicken
  • Allgemeine Beschreibung
  • Interaktion mit Biegung
  • „Typ-R“-Abschnitte
  • Torsionsknickfreie Abschnitte
  • Grundrechnung
  • Drehknickspannung
  • Drehknickschlankheit
  • Interaktionsfaktor
  • Torsionsknicken von Streben mit sehr schlanken Überständen
  • Empirische Schlankheitsformeln
  • Torsionsknicken bestimmter genormter Profile
• Kombinierte Axialkraft und Moment
  • Das Problem
  • Sekundärbiegung in Fachwerken
  • Abschnittseinteilung
  • Wechselwirkungsformeln (P+uniaxial M)
  • Alternative Behandlung (P+uniaxial M)
  • Interaktionsformeln (P+biaxial M)
  • Alternative Behandlung (P+biaxial M)
  • Behandlung von lokalem Knicken
  • Exzentrisch verbundene Winkel, Kanäle und T-Stücke

Berechnung der Profileigenschaften

• Zusammenfassung der verwendeten Abschnittseigenschaften
• plastischer Widerstandsmodul
  • Symmetrische Biegung
  • Unsymmetrische Biegung
  • Biegen mit Axialkraft
  • Plastischer Modul des wirksamen Abschnitts
• Elastische Biegeeigenschaften
  • Trägheit eines Abschnitts mit einer Symmetrieachse
  • Trägheiten für einen Abschnitt ohne Symmetrieachse
  • Trägheitsprodukt
  • Trägheit des wirksamen Abschnitts
  • Elastizitätsmodul
  • Trägheitsradius
• Torsionsquerschnittseigenschaften
  • Die Drehmoment-Dreh-Beziehung
  • Torsionskonstante, Grundrechnung
  • Torsionskonstante für Abschnitt mit „Klumpen“
  • Polare Trägheit
  • Verzugsfaktor
  • Spezieller LT-Beulfaktor
• Verzugsberechnungen
  • Abdeckung
  • Nummerierung der Elemente
  • Auswertung des Verzugs
  • Formel für den Warping-Faktor
  • Bisymmetrische und radialsymmetrische Abschnitte
  • Schrägsymmetrische Abschnitte
  • Monosymmetrische Abschnitte, Typ 1
  • Monosymmetrische Abschnitte, Typ 2
  • Asymmetrische Abschnitte

Gelenke

• Mechanische Gelenke (ohne Drehmoment)
  • Befestigungsarten
  • Grundlegendes Prüfverfahren
  • Fugen in Scherung, auftretende Befestigungskraft
  • Fugen in Scherung, Befestigungswiderstand
  • Fugen in Scherung, Mitgliederausfall
  • Gelenke in Spannung, auftretende Befestigungskraft
  • Gelenke in Spannung, Befestigungswiderstand
  • Wechselwirkung von Schub und Zug
  • Vergleiche
  • Verbindungen mit proprietären Befestigungselementen
• Mechanische Gelenke (Reibungsgriff)
  • Allgemeine Beschreibung
  • Schraubenmaterial
  • Grenzzustand der Tragfähigkeit (Schubbelastung)
  • Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit (Schubbelastung)
  • Schraubenspannung und Reaktionskraft
  • Schlupffaktor
  • Wartungsfaktor
• Schweißverbindungen
  • Allgemeine Beschreibung
  • Grundlegendes Prüfverfahren
  • Entstehende Schweißkraft
  • Berechneter Widerstand, Schweißgutversagen
  • Berechneter Widerstand, Fusionsgrenzenversagen
  • Axialmoment tragende Schweißverbindungen
  • Schweißnähte unter kombinierter Belastung
  • Rührreibschweißnähte
• Klebeverbindungen
  • Allgemeine Beschreibung
  • Spezifikation des Klebers
  • Oberflächenvorbereitung
  • Wirkung von Feuchtigkeit
  • Faktoren, die die Wahl des Klebstoffs beeinflussen
  • Schleichen
  • Peeling
  • Mechanische Prüfung von Klebstoffen
  • Leimliniendicke
  • Eigenschaften einiger ausgewählter Klebstoffe
  • Widerstandsberechnungen für Klebeverbindungen
  • Prüfung von Prototypverbindungen

Ermüdung

• Allgemeine Beschreibung
• Möglichkeiten zum Umgang mit Müdigkeit
• Prüfverfahren (sicheres Leben)
  • Belastung mit konstanter Amplitude
  • Belastung mit variabler Amplitude
  • Leben gestalten
  • Belastungsbereich
  • Spannungsbereichsspektrum
• Repräsentativer Stress
  • Methode A
  • Methode B
• Klassifizierung von Details
  • Die BS.8118-Klassifizierung
  • Rührreibschweißnähte
  • Klebeverbindungen
• Ausdauerkurven
• Anleitung für den Hersteller
• Verbesserungsmaßnahmen
• Ermüdung der Schrauben
  • Grundansatz
  • Dauerkurven für Stahl
  • Variation der Schraubenspannung

VORSCHAU