Kerbwirkung

Kerbwirkungen treten an eingeschnittenen oder gekerbten Körpern auf, die auf Zug, Scherung oder Torsion beansprucht werden. Durch die Kerbe entstehen lokale Spannungsspitzen, die die Festigkeit des Körpers herabsetzen. 

Technische Bedeutung der Kerbwirkung

Die Kerbwirkung ist häufig unerwünscht, da sie in technischen Anwendungen zu einer höheren Beanspruchung der Bauteile führt, so dass diese zur Erreichung der vorgesehenen Lebensdauer größer ausgelegt werden müssen oder sonst vorzeitig versagen.

Kerbwirkung als Störfaktor: Ursachen von Kerben

• An der Oberfläche von Stahlbauteilen hinterlassen natürliche Prozesse (z.B. Rost) Kerben. Bei Stahlkonstruktionen wird dadurch die Struktur geschwächt. Dies kann bei fortschreitender Schädigung zu einem Riss und damit zum plätzlichen Verlust der Tragfähigkeit führen.
• Ebenfalls als Kerben wirken Einschlüsse im Körper, z.B. Lunker oder Graphit in Grauguss
• Die Art des Fügeverfahrens, z.B. Nieten statt Kleben, beeinflusst die Kerbwirkung an der Nahtstelle.
• Die Geometrie des Bauteils kann Kerbenwirkung hervor rufen, z.B. ein Wellenabsatz oder eine Änderung des Querschnitts bei rotationssymmetrischen (runden) Bauteilen.

Die Kerbwirkung geht meistens von rauen Oberflächen aus. Durch Glätten oder Polieren kann ihr oft entgegengewirkt werden.

Gezielte Anwendung der Kerbwirkung

Andererseits kann die Kerbwirkung bei der Konstruktion auch gezielt eingesetzt werden:

• Bei Bauteilen mit großen Durchmesseränderungen können Entlastungskerben eingebracht werden, die den Übergang vom großen zum kleinen Durchmesser elastischer gestalten.
• Kerben werden als Sollbruchstellen eingesetzt, damit ein bei Überlastung unvermeidlicher Bruch gezielt nur an einer bestimmten Stelle auftritt.  Bei der Konstruktion wird dann darauf geachtet, dass die Bruchstelle leicht zugänglich ist und das beschädigte Bauteil mit vertretbarem Aufwand ersetzt werden kann, aber auch, dass die Gefahr eines weitergehenden Schadens vermieden wird.
• Verpackungen, wie Konservendosen und Getränkedosen mit Aufreißlaschen oder Folienverpackungen werden mit vorgestanzten Kerben versehen, die das Öffnen erleichtern.