Arbeitsblatt Mohrscher Spannungskreis & Spannungstransformation mit Lösungen

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1.Leicht
τxy​ = 20MPareiner Schub

Ein Punkt an der Oberfläche einer tordierten Welle steht unter reinem Schub mit τₓᵧ = 20 MPa (σₓ = σᵧ = 0). Bestimme die Normalspannung σθ in einem Schnitt, dessen Normale um 60° gegen den Uhrzeigersinn aus der x-Achse gedreht ist.

τxy = 20 MPaθ = 60°
σθ = MPa
2.Leicht
τxy​ = −30MPareiner Schub

Ein Punkt an der Oberfläche einer tordierten Welle steht unter reinem Schub mit τₓᵧ = −30 MPa (σₓ = σᵧ = 0). Bestimme die Normalspannung σθ in einem Schnitt, dessen Normale um 45° im Uhrzeigersinn aus der x-Achse gedreht ist.

τxy = −30 MPaθ = -45°
σθ = MPa
3.Mittel
σx​ = 60σy​ = −40MPaτxy​ = ?

In einem Punkt gilt σₓ = 60 MPa und σᵧ = −40 MPa. Wie groß darf die Schubspannung τxy (Betrag) werden, bevor die größte Hauptspannung 110 MPa erreicht?

σx = 60 MPaσy = −40 MPaσ1 = 110 MPa
τxy = MPa
4.Mittel
σx​ = 20σy​ = 80τxy​ = 10MPa

Ein Punkt in einer dünnen Platte steht unter ebenem Spannungszustand: σₓ = 20 MPa, σᵧ = 80 MPa und τₓᵧ = 10 MPa, mit σz = 0. Bestimme die absolut größte Schubspannung τabs im Punkt (unter Berücksichtigung aller Ebenen im Raum).

σx = 20 MPaσy = 80 MPaτxy = 10 MPaσz = 0
τabs = MPa
5.Schwer
σx​ = 130σy​ = 100τxy​ = 40MPa

An einem Punkt eines belasteten Bauteils gilt σₓ = 130 MPa, σᵧ = 100 MPa und τₓᵧ = 40 MPa (Zug positiv). Bestimme die Normalspannung σθ in einem Schnitt, dessen Normale um 30° gegen den Uhrzeigersinn aus der x-Achse gedreht ist.

σx = 130 MPaσy = 100 MPaτxy = 40 MPaθ = 30°
σθ = MPa
6.Schwer
σx​ = 140σy​ = −10τxy​ = 50MPa

An einem Punkt eines belasteten Bauteils gilt σₓ = 140 MPa, σᵧ = −10 MPa und τₓᵧ = 50 MPa (Zug positiv). Bestimme die Normalspannung σθ in einem Schnitt, dessen Normale um 25° gegen den Uhrzeigersinn aus der x-Achse gedreht ist.

σx = 140 MPaσy = −10 MPaτxy = 50 MPaθ = 25°
σθ = MPa

Lösungsschlüssel

  1. 1. σθ = 17,32 MPa
  2. 2. σθ = 30 MPa
  3. 3. τxy = 86,6 MPa
  4. 4. τabs = 40,81 MPa
  5. 5. σθ = 157,1 MPa
  6. 6. σθ = 151,5 MPa

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