Größeneinfluss

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Der Größeneinfluss beschreibt Zusammenhänge zur Übertragbarkeit von Werkstoffkennwerten, die unter genormten Bedingungen ermittelt wurden, auf von den Versuchsbedingungen abweichende Verhältnisse.

Ursache für den Größeneinfluss können mikroskopische und makroskopische Ursachen, wie Korngrößen und Lunker sein. In der Literatur wird der Größeneinfluss in vier verschiedene Bereiche unterteilt:

  1. Statistischer Größeneinfluss: Vergleicht man die Schwingfestigkeit zweier Bauteile die geometrisch identisch aber unterschiedlich groß sind, so weist das kleinere Bauteil eine höhere Festigkeit auf. Dies liegt daran, dass das hoch beanspruchte Bauteilvolumen bzw. die hoch beanspruchte Bauteiloberfläche bei dem größeren Bauteil auch größer ist. Statistisch gesehen ist somit die Wahrscheinlichkeit höher, dass Fehlstellen in diesem Bereich vorhanden sind, an denen unter Beanspruchung Risse initiieren können.
  2. Spannungsmechanischer / Geometrischer Größeneinfluss: Der spannungsmechanische Größeneinfluss ist artverwandt mit dem statistischen Größeneinfluss. Auch hier beruht die unterschiedliche Schwingfestigkeit auf einem höher beanspruchten Werkstoffvolumen. Die Ursache liegt aber an unterschiedlichen Spannungsgradienten im Werkstoff. Als Beispiel sei hier ein Balken unter Biegung und Zug bei gleichen Spannungsmaxima erwähnt.
  3. Technologischer Größeneinfluss: Der technologische Größeneinfluss beruht auf den Unterschieden im Gefüge des Werkstoffes, die aus der Herstellung bzw. Bearbeitung resultieren. Es unterscheiden sich z. B. Größe und Form der Fehlstellen und Lunker sowie Größe der kristallinen Körner.
  4. Oberflächentechnische Größeneinfluss: Die begrenzte Eindringtiefe von Verfahren zum Einbringen von Druckeigenspannungen bildet den oberflächentechnischen Größeneinfluss.

Bei der Auslegung von Bauteilen müssen daher entsprechende Korrekturfaktoren berücksichtigt werden, die den Einfluss der Größe des Bauteils mit berücksichtigen. Alternativ dazu kann man auch einen unteren Grenzwert bestimmen: Der statistische Größeneinfluss wächst mit zunehmender Bruchwahrscheinlichkeit. Er verschwindet bei der Wahrscheinlichkeit Null, das heißt bei der Nullbruchlinie.

  • Probendimension: Ebenso hat die Größe einer betrachteten Probe Einfluss auf deren Materialverhalten. Je kleiner eine Probe wird, desto mehr verändert sich das Materialverhalten hin zu dem von einzelnen Atomen, bzw. Molekülen. Dieser Effekt hat mitunter einen starken Einfluss auf Materialkonstanten wie den spezifischen Widerstand, oder auch die Schmelztemperatur.