Festigkeitslehre für Mechatronik: Online-Quizze und Übungen

Question 1

Welche Belastungsart führt zu Biegespannungen in einem Bauteil?

Accepted Answer

Biegung

Answer

Zug

Answer

Druck

Answer

Torsion

Question 2

Welche Werkstoffeigenschaft bestimmt die Steifigkeit eines Bauteils?

Accepted Answer

Elastizitätsmodul

Answer

Zugfestigkeit

Answer

Bruchdehnung

Answer

Härte

Question 3

Welche Berechnungsmethode wird verwendet, um die Spannung in einer Welle zu berechnen, die auf Torsion beansprucht wird?

Accepted Answer

Schubspannungsformel

Answer

Mohr-Kreis

Answer

Balkentheorie

Answer

Plattentheorie

Question 4

Welches Diagramm wird verwendet, um die Spannungskonzentration an einer Kerbe zu bestimmen?

Accepted Answer

Neuber-Diagramm

Answer

Smith-Diagramm

Answer

Spannungs-Dehnungs-Diagramm

Answer

Mohr-Kreis

Question 5

Welche Einheit wird für die Festigkeit verwendet?

Accepted Answer

Newton pro Quadratmillimeter (N/mm²)

Answer

Pascal (Pa)

Answer

Joule pro Kubikmeter (J/m³)

Answer

Watt pro Meter (W/m)

Question 6

Welches Ziel wird mit der Sicherheitsbetrachtung bei der Bauteilauslegung verfolgt?

Accepted Answer

Verhinderung von Versagen

Answer

Minimierung von Kosten

Answer

Maximierung der Leistung

Answer

Reduzierung des Gewichts

Question 7

Welches Festigkeitskriterium berücksichtigt die zulässige Verformungsgrenze eines Bauteils?

Accepted Answer

Verformungskriterium

Answer

Bruchkriterium

Answer

Fließkriterium

Answer

Ermüdungskriterium

Question 8

Wie wirkt sich Materialermüdung auf die Haltbarkeit eines Bauteils aus?

Accepted Answer

Sie kann die Lebensdauer eines Bauteils erheblich verringern.

Answer

Sie hat keine Auswirkung auf die Haltbarkeit.

Answer

Sie führt immer zu einem sofortigen Bruch.

Answer

Sie wird nur durch statische Belastungen verursacht.

Question 9

Welche Belastungsart bewirkt sowohl Zug- als auch Druckspannung in einem Biegebalken?

Accepted Answer

Zug- und Druckspannung

Answer

Nur Zugspannung

Answer

Nur Druckspannung

Answer

Schubspannung

Question 10

Welches Festigkeitskriterium wird eingesetzt, um die zulässige Spannung in einem Bauteil zu ermitteln, das einer wechselnden Belastung ausgesetzt ist?

Accepted Answer

Wechselfestigkeit

Answer

Fließgrenze

Answer

Zugfestigkeit

Answer

Biegefestigkeit

Question 11

Was ist das Ziel der Dimensionierung eines Bauteils?

Accepted Answer

Gewährleistung von Festigkeit und Stabilität

Answer

Minimierung der Kosten

Answer

Erhöhung des Gewichts

Answer

Verbesserung der Ästhetik

Question 12

Welche Verbindungsart wird verwendet, um zwei Bauteile unlösbar miteinander zu verbinden?

Accepted Answer

Schweißverbindung

Answer

Nietverbindung

Answer

Schraubenverbindung

Answer

Klebeverbindung

Question 13

Wie unterscheidet sich Spannung von Verformung?

Accepted Answer

Spannung ist die Ursache der Verformung, während Verformung die Folge der Spannung ist.

Answer

Spannung ist eine innere Kraft, während Verformung eine äußere Änderung ist.

Answer

Spannung ist eine äußere Kraft, während Verformung eine innere Änderung ist.

Answer

Spannung und Verformung sind dasselbe.

Question 14

Welche Einheit wird zur Messung der Spannung verwendet?

Accepted Answer

Pascal (Pa)

Answer

Meter pro Newton (m/N)

Answer

Sekunden pro Quadratmeter (s/m²)

Answer

Kilogramm pro Quadratmeter (kg/m²)

Question 15

Was besagt das Hooke'sche Gesetz?

Accepted Answer

Die Spannung ist proportional zur Verformung.

Answer

Die Dehnung ist proportional zur Belastung.

Answer

Die Spannung ist proportional zur Festigkeit.

Answer

Die Verformung ist proportional zur Belastung.

Question 16

Welche Korrosionsart führt zu einer gleichmäßigen Abnutzung der gesamten Oberfläche eines Bauteils?

Accepted Answer

Flächenkorrosion

Answer

Lochfraßkorrosion

Answer

Spannungsrisskorrosion

Question 17

Welche Spannungsart tritt bei einer Biegebelastung hauptsächlich auf?

Accepted Answer

Biegespannung

Answer

Zugspannung

Answer

Schubspannung

Answer

Normalspannung

Question 18

Welcher Materialparameter ist entscheidend für die Bemessung von Bauteilen auf Zugbeanspruchung?

Accepted Answer

Zugfestigkeit

Answer

Elastizitätsmodul

Answer

Wärmeausdehnungskoeffizient

Answer

Poissonzahl

Question 19

Welche Formel beschreibt die Biegespannung in einem Balken?

Accepted Answer

σ = M*y/I

Answer

σ = E*ε

Answer

τ = F*r/J

Answer

σ = F*L/A

Question 20

Welche Belastungsart führt primär zu einer Torsionsspannung?

Accepted Answer

Verdrehung

Answer

Druck

Answer

Zug

Answer

Biegung

Question 21

Was ist das primäre Ziel der Festigkeitslehre?

Accepted Answer

Bauteile sicher und wirtschaftlich zu dimensionieren

Answer

Maschinen zu konstruieren

Answer

Materialien zu untersuchen

Question 22

Welche Methode zur Spannungsanalyse eignet sich besonders für komplexe Bauteilgeometrien?

Accepted Answer

Finite-Elemente-Methode

Answer

Stabstatik

Answer

Experimentelle Spannungsanalyse

Question 23

Welche der folgenden Belastungsarten führt zu einer Biegespannung in einem geraden Bauteil?

Accepted Answer

Momentbelastung

Answer

Normalkraftbelastung

Answer

Schubkraftbelastung

Answer

Torsionsbelastung

Question 24

Welcher Materialkennwert wird herangezogen, um die Zugfestigkeit eines Materials zu bestimmen?

Accepted Answer

Zugfestigkeit

Answer

Dehngrenze

Answer

Elastizitätsmodul

Question 25

Welche Formel beschreibt die Biegespannung in einem Balken?

Accepted Answer

σ = M * y / I

Answer

F * A / l

Answer

τ = T * r / J

Answer

σ = P / A

Question 26

Was ist das wesentliche Unterscheidungsmerkmal zwischen einer statischen und einer dynamischen Belastung?

Accepted Answer

Statische Belastungen sind konstant, während dynamische Belastungen zeitlich veränderlich sind.

Answer

Statische Belastungen treten nur auf, wenn das Bauteil in Bewegung ist, während dynamische Belastungen auch im Ruhezustand auftreten können.

Answer

Statische Belastungen verursachen immer elastische Verformungen, während dynamische Belastungen plastische Verformungen verursachen können.

Question 27

Welchem Zweck dient die Verwendung eines Sicherheitsfaktors bei der Dimensionierung von Bauteilen?

Accepted Answer

Reduzierung des Risikos eines Bauteilversagens

Answer

Verbesserung der Ästhetik des Bauteils

Answer

Erhöhung der Festigkeit des Bauteils

Answer

Vereinfachung der Berechnung

Question 28

Welches Versagenskriterium ist für spröde Materialien geeignet?

Accepted Answer

Mohr-Bruchhypothese

Answer

Tresca-Kriterium

Answer

Von-Mises-Kriterium

Answer

Rankine-Kriterium

Question 29

Worin besteht der Unterschied zwischen Dauerfestigkeit und Ermüdungsfestigkeit?

Accepted Answer

Dauerfestigkeit ist die größte Spannung, die ein Material bei unendlich vielen Lastwechseln ertragen kann, während Ermüdungsfestigkeit die größte Spannung ist, die ein Material bei einer begrenzten Anzahl von Lastwechseln ertragen kann.

Answer

Dauerfestigkeit ist die größte Spannung, die ein Material bei einer begrenzten Anzahl von Lastwechseln ertragen kann, während Ermüdungsfestigkeit die größte Spannung ist, die ein Material bei unendlich vielen Lastwechseln ertragen kann.

Question 30

Welche Beanspruchungsart liegt vor, wenn eine Kraft senkrecht zur Querschnittsfläche eines Bauteils wirkt?

Accepted Answer

Normalspannung

Answer

Torsionsspannung

Answer

Schubspannung

Answer

Biegespannung

Question 31

Welche Formel beschreibt die Normalspannung σ in einem Stab mit dem Querschnitt A und der einwirkenden Kraft F?

Accepted Answer

σ = F / A

Answer

σ = A / F

Answer

σ = F * A

Question 32

Wie lautet die Formel zur Berechnung der zulässigen Spannung σzul eines Bauteils?

Accepted Answer

σzul = σ / S

Answer

σzul = S / σ

Answer

σzul = 1 / (σ * S)

Answer

σzul = σ * S

Question 33

Welche Belastung ruft eine Biegespannung in einem Bauteil hervor?

Accepted Answer

Moment

Answer

Drehmoment

Answer

Kraft

Answer

Druck

Question 34

Welche Formel berechnet die maximale Biegespannung σmax in einem Balken mit dem Biegemoment M, dem Widerstandsmoment W und dem Abstand y von der neutralen Faser?

Accepted Answer

σmax = M * y / W

Answer

σmax = W * y / M

Answer

σmax = 1 / (M * y * W)

Answer

σmax = M / W * y

Question 35

Welche Festigkeitseigenschaft beschreibt die Zugfestigkeit eines Werkstoffs?

Accepted Answer

Maximale Spannung, die ein Werkstoff bei Zugbelastung aushält, ohne zu reißen

Answer

Bruchdehnung

Answer

Elastizitätsmodul

Answer

Schlagzähigkeit

Question 36

Wie berechnet man die Schubspannung τ in einem Bauteil, das einer Torsionsbelastung mit dem Drehmoment T, dem Radius r und dem Torsionsträgheitsmoment J ausgesetzt ist?

Accepted Answer

τ = T * r / J

Answer

τ = J * r / T

Answer

τ = T / J * r

Question 37

Welche numerische Methode eignet sich zur Visualisierung der Spannungsverteilung in einem Bauteil?

Accepted Answer

Finite-Elemente-Methode (FEM)

Answer

Methode der kleinsten Quadrate

Answer

Rayleigh-Ritz-Methode

Answer

Monte-Carlo-Methode

Question 38

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Zugfestigkeit eines Materials präzise?

Accepted Answer

Die maximale Spannung, die ein Material aufnehmen kann, bevor es durch Zugbelastung bricht

Answer

Die maximale Dehnung, die ein Material aufnehmen kann, bevor es durch Zugbelastung bricht

Answer

Das Verhältnis von Spannung zu Dehnung im elastischen Bereich bei Zugbelastung

Question 39

Bei welcher Belastungsart wird ein Biegemoment in einem Bauteil induziert?

Accepted Answer

Querbelastung

Answer

Druckbelastung

Answer

Torsionsbelastung

Answer

Zugbelastung

Question 40

Welche Formel beschreibt die Torsionsspannung in einem Stab mit kreisförmigem Querschnitt?

Accepted Answer

τ = T * r / J

Answer

M = F * l

Answer

ε = Δl / l

Answer

σ = F / A

Question 41

Nennen Sie das primäre Ziel der Dimensionierung von Bauteilen in der Mechatronik.

Accepted Answer

Gewährleistung der Funktionalität und Vermeidung von Ausfällen unter Berücksichtigung von Belastungen und Beanspruchungen

Answer

Minimierung der Produktionskosten

Question 42

Was ist eine Kerbwirkungszahl?

Accepted Answer

Ein Faktor, der die Spannungserhöhung an geometrischen Unstetigkeiten berücksichtigt

Answer

Das Verhältnis von Zugfestigkeit zu Dehngrenze

Answer

Ein Maß für die Elastizität eines Materials

Question 43

Definieren Sie eine Vergleichsspannung.

Accepted Answer

Eine skalare Größe, die die Beanspruchung eines Bauteils unter mehrdimensionaler Belastung zusammenfasst

Answer

Die maximale Spannung im Bauteil

Question 44

Welche Aussage zur Schwingfestigkeit ist korrekt?

Accepted Answer

Die Schwingfestigkeit ist die maximale Spannung, die ein Material bei zyklischer Belastung über eine bestimmte Anzahl von Lastwechseln aushält, ohne zu versagen.

Answer

Die Schwingfestigkeit ist unabhängig von der Belastungsfrequenz.

Question 45

Welche der folgenden Belastungsarten tritt bei einem Zahnrad im Eingriff mit einem anderen Zahnrad auf?

Accepted Answer

Biege- und Kontaktbelastung

Answer

Zug

Answer

Schub

Answer

Torsion

Question 46

Bei einem mechatronischen System hängt die Lebensdauer eines Bauteils von folgenden Faktoren ab:

Accepted Answer

Materialfestigkeit, Belastung und Umgebungsbedingungen

Answer

Nur Materialfestigkeit

Answer

Nur Belastung

Question 47

Welche Spannungsart tritt in einem Stab mit gleichbleibendem Querschnitt unter Zugbelastung auf?

Accepted Answer

Normalspannung

Answer

Torsionsspannung

Answer

Biegespannung

Answer

Schubspannung

Question 48

Bei einer Welle mit variierendem Querschnitt ist die Spannungsverteilung:

Accepted Answer

Nichtlinear

Answer

Sinusförmig

Answer

Parabel

Answer

Linear

Question 49

Welche Festigkeitshypothese wird häufig für die Dimensionierung von Bauteilen mit gemischter Belastungsart verwendet?

Accepted Answer

Von-Mises-Kriterium

Answer

Rankine-Kriterium

Answer

Tresca-Kriterium

Answer

Beltrami-Michell-Kriterium

Question 50

Die Sicherheit gegen Bruch bei einem mechatronischen System ist definiert als:

Accepted Answer

Das Verhältnis der Bruchfestigkeit zur maximalen Spannung

Answer

Das Verhältnis der maximalen Spannung zur Bruchfestigkeit

Answer

Die Differenz zwischen Bruchfestigkeit und maximaler Spannung

Question 51

Welcher der folgenden Faktoren hat keinen Einfluss auf die Ermüdungsfestigkeit eines Bauteils?

Accepted Answer

Form

Answer

Werkstoff

Answer

Temperatur

Answer

Lastwechselzahl

Question 52

Bei der Dimensionierung eines mechatronischen Systems sind folgende Kriterien zu beachten:

Accepted Answer

Funktionalität, Festigkeit, Sicherheit, Wirtschaftlichkeit, Umweltverträglichkeit

Answer

Nur Funktionalität

Answer

Nur Festigkeit

Question 53

Welche Maßnahme kann die Festigkeit eines Bauteils erhöhen?

Accepted Answer

Vergrößerung des Querschnitts oder Verwendung eines festeren Werkstoffs

Answer

Verwendung eines schwächeren Werkstoffs

Answer

Reduzierung der Belastung

Answer

Verkleinerung des Querschnitts

Question 54

Welcher Begriff beschreibt die Fähigkeit eines Bauteils, Energie zu absorbieren, bevor es bricht?

Accepted Answer

Zähigkeit

Answer

Steifigkeit

Answer

Festigkeit

Question 55

Welches Festigkeitskriterium ist entscheidend für die Dimensionierung von Bauteilen in der Mechatronik, die wechselnden Belastungen ausgesetzt sind?

Accepted Answer

Dauerfestigkeit

Answer

Zugfestigkeit

Answer

Stauchfestigkeit

Answer

Biegefestigkeit

Question 56

Welche Spannungsart tritt in einem zylindrischen Druckbehälter auf, der von innen mit einem Druck beaufschlagt wird?

Accepted Answer

Innendruckspannung

Answer

Biegespannung

Answer

Zugspannung

Answer

Schubspannung

Question 57

Welche der folgenden Verbindungen eignet sich am besten für die kraftschlüssige Übertragung von Drehmomenten zwischen zwei Bauteilen?

Accepted Answer

Keilwelle-Nabensitz

Answer

Nietverbindung

Answer

Klebeverbindung

Answer

Schraubenverbindung

Question 58

Welcher Werkstoff weist die höchste Biegefestigkeit auf?

Accepted Answer

Stahl

Answer

Aluminium

Answer

Holz

Answer

Kunststoff

Question 59

Welche Belastungsart tritt in einem Biegebalken auf?

Accepted Answer

Biegemoment

Answer

Schubkraft

Answer

Normalkraft

Answer

Torsionsmoment

Question 60

Welche Form der Schwingungsbelastung ist für Bauteile in mechatronischen Systemen besonders relevant?

Accepted Answer

Resonanzschwingungen

Answer

Freie Schwingungen

Answer

Erzwungene Schwingungen

Answer

Gedämpfte Schwingungen

Question 61

Welche Methode wird häufig zur Bestimmung der Spannungsverteilung in einem Bauteil verwendet?

Accepted Answer

Finite-Elemente-Methode

Answer

Experimentelle Methode

Answer

Numerische Methode

Answer

Analytische Methode

Question 62

Was ist das Hauptziel der Schadensanalyse in der Mechatronik?

Accepted Answer

Identifizierung von Schadensursachen und Verbesserung der Bauteilsicherheit

Answer

Vorhersage des Versagenszeitpunkts

Answer

Reparatur von beschädigten Bauteilen