Schkaff
Freizeitschrauber(in)
Moin leute,
Ich habe mir mal ein paar Gedanken gemacht, da ich oftmals höre das ein großer cpu-cooler, falls mal der pc umfällt oder runterfällt, kaputt geht. Das hat mich dazu inspiriert das Ganze rechnerisch nachzuvollziehen. Vielleicht hört sich das für manche ein wenig verrückt an, aber es raubt mir wahrlich den Schlaf; daher poste ich es mal in der Extreme-Ecke. Hoffentlich passt die thematik überhaupt ins Forum da es doch ein bisschen theorethisch angehaucht ist....aber ich was solls^^. Also Cooler nehm ich mal den schweren phanteks mit einem Rohgewicht von 1050 gramm.
Phanteks (im stehen)
F=1.050kg*9.81M/s²= 10,3N
M= 10,3N*160mm/2= 824,02Nmm
Fallen aus 50cm Höhe:
(2*g*h)^(0.5)=v= 3,13m/s
Aus dem impulserhaltungssatz gilt weiter:
F=m*v/t
=1,050*3,13/(0,01)=328.65N für den Phanteks, wenn die dauer des Aufpralls 0,01s beträgt.
Die unbekannte Stahllegierung, aus welchen die Backplate besteht hat eine obere Streckgrenze von etwa sagen wir 100Mpa
Durch den Aufprall ensteht eine (vereinfacht eindimensionale) Biegespannung mit dem Moment, resultierend aus der Kraft, die am Massenschwerpunkt angreift, und dem zugehörigen Hebelweg von M= 328.65N*80mm=26292Nmm [~30mal mehr als im stehen!]
[*an dieser stellt sich vermutlich ein 2-achsiger Spannungszustand, welches über Vergleichsspannungen zu ermitteln wäre)
Das Flächenträgheitsmoment für ein 60*60 mm größes Stück Stahllegierung der Backplate an dem der Kühler montiert ist, hat ein Flächenträgheitsmoment von I =(bh^3)/12 = (5*60^3)/12=1080000mm^4
Das Wiederstandsmoment W ist gleich W=I/e mit e als maximaler randfaserabstand, der die länge vom Mittelpunkt des Stahlbackplate bis zum rand der 60mm reicht, also e = 30mm. Somit ist W= 108000/30= 36000mm^3
Die Maximale Biegspannung ist definert durch sigma=M/W also sigma=(26292Nm)/36000mm^3 = 0,73 Mpa <<< 350Mpa
Das Stahlelement der Backplate an der der schwere Cpu_cooler montiert ist, wird also nicht mal im entferntesten plastisch verformt. Hinzukommt, dass der Cooler von 4Schrauben gehalten wird, was in der rechnung nicht berücksichtigt wurde, da erstmal für den worst case gerechnet(theorethisch nur eine zentrale schraube) wurde.
Dennoch wurde angenommen, dass die Schrauben gleichmaäßig und ohne Spiel verschraubt sind, sodass keine zusätzlichen Druckspannungspitzen beim Aufprall an den Bohrungsrändern entstehen. Das wäre äußerst kritisch da das MB ja sehr viel weicher, also eine viel niedrigere Streckgrenze hat)
Außerdem könnte man noch die Festigkeit der Schrauben an sich prüfen. Aber mein Gefühl sagt mir, dass diese seeehr viel aushalten, bis diese durch Scherung brechen.
Sooo, das wärs von meiner Seite. Ich freue mich über eure meinungen. Bestimmt habe ich hier und da einen Denkfehler und bitte euch mich zu korrigieren. Schlussendlich könnte ich doch so behaupten das zumindest nicht das MB mechanisch zerstört wird, sondern das System zuerst an einer anderen Stelle mechanisch versagen würde(z.b Grafikkarte).
Ich habe mir mal ein paar Gedanken gemacht, da ich oftmals höre das ein großer cpu-cooler, falls mal der pc umfällt oder runterfällt, kaputt geht. Das hat mich dazu inspiriert das Ganze rechnerisch nachzuvollziehen. Vielleicht hört sich das für manche ein wenig verrückt an, aber es raubt mir wahrlich den Schlaf; daher poste ich es mal in der Extreme-Ecke. Hoffentlich passt die thematik überhaupt ins Forum da es doch ein bisschen theorethisch angehaucht ist....aber ich was solls^^. Also Cooler nehm ich mal den schweren phanteks mit einem Rohgewicht von 1050 gramm.
Phanteks (im stehen)
F=1.050kg*9.81M/s²= 10,3N
M= 10,3N*160mm/2= 824,02Nmm
Fallen aus 50cm Höhe:
(2*g*h)^(0.5)=v= 3,13m/s
Aus dem impulserhaltungssatz gilt weiter:
F=m*v/t
=1,050*3,13/(0,01)=328.65N für den Phanteks, wenn die dauer des Aufpralls 0,01s beträgt.
Die unbekannte Stahllegierung, aus welchen die Backplate besteht hat eine obere Streckgrenze von etwa sagen wir 100Mpa
Durch den Aufprall ensteht eine (vereinfacht eindimensionale) Biegespannung mit dem Moment, resultierend aus der Kraft, die am Massenschwerpunkt angreift, und dem zugehörigen Hebelweg von M= 328.65N*80mm=26292Nmm [~30mal mehr als im stehen!]
[*an dieser stellt sich vermutlich ein 2-achsiger Spannungszustand, welches über Vergleichsspannungen zu ermitteln wäre)
Das Flächenträgheitsmoment für ein 60*60 mm größes Stück Stahllegierung der Backplate an dem der Kühler montiert ist, hat ein Flächenträgheitsmoment von I =(bh^3)/12 = (5*60^3)/12=1080000mm^4
Das Wiederstandsmoment W ist gleich W=I/e mit e als maximaler randfaserabstand, der die länge vom Mittelpunkt des Stahlbackplate bis zum rand der 60mm reicht, also e = 30mm. Somit ist W= 108000/30= 36000mm^3
Die Maximale Biegspannung ist definert durch sigma=M/W also sigma=(26292Nm)/36000mm^3 = 0,73 Mpa <<< 350Mpa
Das Stahlelement der Backplate an der der schwere Cpu_cooler montiert ist, wird also nicht mal im entferntesten plastisch verformt. Hinzukommt, dass der Cooler von 4Schrauben gehalten wird, was in der rechnung nicht berücksichtigt wurde, da erstmal für den worst case gerechnet(theorethisch nur eine zentrale schraube) wurde.
Dennoch wurde angenommen, dass die Schrauben gleichmaäßig und ohne Spiel verschraubt sind, sodass keine zusätzlichen Druckspannungspitzen beim Aufprall an den Bohrungsrändern entstehen. Das wäre äußerst kritisch da das MB ja sehr viel weicher, also eine viel niedrigere Streckgrenze hat)
Außerdem könnte man noch die Festigkeit der Schrauben an sich prüfen. Aber mein Gefühl sagt mir, dass diese seeehr viel aushalten, bis diese durch Scherung brechen.
Sooo, das wärs von meiner Seite. Ich freue mich über eure meinungen. Bestimmt habe ich hier und da einen Denkfehler und bitte euch mich zu korrigieren. Schlussendlich könnte ich doch so behaupten das zumindest nicht das MB mechanisch zerstört wird, sondern das System zuerst an einer anderen Stelle mechanisch versagen würde(z.b Grafikkarte).
). Von nicht berücksichtigten Kerbwirkungen kann man angesichts der Ergebnisse auch guten Gewissens absehen. 
