Mögliche Belastung Aluprofil

  • Hallo,
    ich habe eine Frage zu Aluminiumprofilen.
    Dort ist immer das Trägheits- und Widerstandsmoment angegeben.
    Allerdings weiß ich nicht - trotz Wikipedia - wie ich damit meine Frage beantworte.
    Unten ein Bild vom Profil. Die technischen Daten sind :

    Code
    1. Technische Daten
    2. Werkstoff: Al, natur eloxiert
    3. Trägheitsmoment I x: 9,00 cm4
    4. Trägheitsmoment I y: 9,00 cm4
    5. Widerstandsmoment W x: 4,50 cm3
    6. Widerstandsmoment W y: 4,50 cm3
    7. Gewicht : 1,74 kg / m


    Nun meine Frage:
    Angenommen ich habe 1m von diesem Profil. Es ist an den Enden fest.
    Wieviel Belastung hält es in der Mitte aus bevor es sich deutlich verbiegt / irreperabel verbiegt.
    Kann ich das nur simulieren?


    Vielen Dank für Eure Hilfe
    trolly


    [Blockierte Grafik: http://i.ebayimg.com/t/ALU-Profil-Aluprofil-40x40-Nut-8-Profile-Aluminium-AlClipTec-/00/s/NDYzWDUwMA==/z/wTEAAOSw7aBVDBIb/%24_12.JPG]

  • Du brauchst dafür die Streckgrenze von Aluminium und diese ist bei 99,5% Al bei 40N/mm² bezogen auf 0,2% Dehnung. Die maximal auftretende Biegespannung beim größten Abstand (=Oberfläche) zur neutralen Faser beträgt dann σ=M/W. M ist das Biegemoment, welches sich zu Kraft mal Hebelarm berechnet. W als Widerstandsmoment ist mit 4,5cm³ gegeben, während der Hebelarm bei punktueller mittiger Belastung bei 1m Profillänge also 0,5m wäre, während sich die Kraft auf zwei Festlager aufteilt, sodass man effektiv mit 0,25m rechnen muss. Das Ganze umgestellt auf die Masse M ergibt laut meiner kurzen Rechnung knapp 74kg, was mir gerade ziemlich wenig für ein 40*40mm Profil erscheint. Andererseits wären die 40N/mm² auch die oberste Grenze für das annähernd reine Aluminium, sodass du da noch einen Sicherheitsbeiwert einrechnen musst. Also nicht mit 40N/mm² rechnen, sondern eher mit 20-30N/mm².


    Technische Mechanik 1(Statik) liegt bei mir schon einige Semester zurück, sodass ich hier keine Garantie auf diesen Wert geben will. Außerdem habe ich gerade Zweifel, dass mit "Aluminium Natur" wirklich 99,5% Aluminium gemeint ist, weil das echt miserable mechanische Werte hat und sich für derartige Profile kaum eignen dürfte. Schon einfaches AlMg3 hat mit 120N/mm die dreifache Streckgrenze und richtig feste Al-Legierungen gehen bis 400-500N/mm², also das Zehnfache! Ich würde nochmal nachfragen, um welche Legierung es sich exakt handelt.


    Edit: Hier noch mal was zum Lesen und selbst Rechnen: http://www.maschinenbau-wissen…ung/209-biegung-berechnen

  • was mir gerade ziemlich wenig für ein 40*40mm Profil erscheint. Andererseits wären die 40N/mm² auch die oberste Grenze für das annähernd reine Aluminium, sodass du da noch einen Sicherheitsbeiwert einrechnen musst. Also nicht mit 40N/mm² rechnen, sondern eher mit 20-30N/mm².


    Da Aluminiumprofile meist eloxiert sind und die Oxidschicht signifikant härter ist, als der Aluminiumkern, werden die höheren Festigkeiten in der Praxis darauf zurückzuführen sein ;)
    Ich habe ein paar Jahre in der Galvanik gearbeitet. Wir hatten z.B. Rahmen bearbeitet, die waren ca 10 cm breit, 1 cm dick und hatten ca. 2,40m x 2,70m. Diese Rahmen waren hart anodisiert mit einer Oxisdschicht von ca. 60µm Dicke. Anodisert waren die sehr stabil beim Umheben per Hand.
    Wenn die nochmal abgeätzt werden mußten um sie neu zu anodiseren, dann mußtest du die wie rohe Eier behandeln, weil die sonst in sich kollabierten beim Umheben :evil:
    Normale Schichtdicken des Oxides beim "Wald- und Wiesen" Eloxieren sind so 10-15µm

  • Dürfte natürlich schon einen Teil zur Stabilität beitragen. Aber wie du sagst, sind die meisten Eloxalschichten eher dünn und zweitens ist hier das schwächste Glied in der Kette ja die Zugbelastbarkeit. Oberhalb der neutralen Faser haben wir hier eine Druckspannung, wo die große Härte von Al2O3 voll zum Tragen kommt. Auf der Unterseite aber eine Zugspannung, wo Al2O3 mit ~250N/mm² bei weitem nicht mehr so gut ist und sogar unterhalb von guten Aluminiumlegierungen liegt.

  • Solche Profile sind meist aus 3.3206 bzw. Alloy 6060. Es hat keine ausgeprägte Streckgrenze, d.h. es fängt sehr früh an, sich plastisch zu verformen, während es sich verfestigt. Wenn Du da Einiges dran hängen willst, solltest Du Dir überlegen, wieviel bleibende Verformung akzeptabel wäre. Darf die Mitte nach Belastung z.B. 1 mm tiefer liegen? Die Rp0.2 Dehngrenze (Spannung bei 0.2% bleibender Verformung nach Belastung) ist mindestens 70 MPa, wenn Du keinen Mist kaufst ist das Zeug aber warm ausgehärtet und damit bei mindestens 140 MPa, kann auch ohne Weiteres 200 MPa erreichen. Wenn Du's ganz genau wissen willst, frag beim Lieferanten ob Du'n 3.1 Zeugnis kriegst, da stehen Messwerte für Deine Charge drin.

  • Ich denke auch, dass das kein reines Aluminium ist, die Angabe "Alu natur" bezieht sich hier wohl auf die Farbe, also dass es nicht schwarz eloxiert ist oder sowas.


    Gehe auch von mind. AlMgSi 0,5 aus (3.3206) - bin jetzt nicht der Materialfachmann, aber ich kenne das von Traversen, dass die billigen meist AlMgSi 0,5 sind, die "amtlichen" AlMgSi 1 und mehr aushalten. Kann schon sein, dass bei so nem (meist nicht billigen) Konstruktionsprofil auch die "bessere" Legierung zum Einsatz kommt. Aber wie BroightLoight schon sagt, eine Frage beim Hersteller schafft Klarheit.


    Technische Mechanik ist bei mir 25 Jahre her, und ich habe es gehasst! :-D - leider, weil später hätte ich es hier&da schon brauchen können...

    It's only light - but we like it!


    Da es sich in letzter Zeit häuft: Ich beantworte keine PNs mit Fragen, die sich auch im Forum beantworten lassen!
    Insbesondere solche von Mitgliedern mit 0 Beiträgen, die dann meist auch noch Sachen fragen, die bereits im entsprechenden Thread beantwortet wurden.
    Ich bin keine private Bastler-Hotline, technische Tipps etc. sollen möglichst vielen Lesern im Forum helfen!

  • Vielen Dank für Eure sehr ausführlichen Antworten und die hilfreichen Tips! Dies hat mir sehr geholfen.
    Wollte mich eigentlich schon viel früher bei Euch melden aber habe es einfach nicht geschafft.
    Ich werde mal genau schauen ob ich Infos über die Materialien bekomme. :)