Arbeitsblatt Mohrscher Spannungskreis & Spannungstransformation mit Lösungen

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1.Leicht
τxy​ = 100MPareiner Schub

Ein Punkt an der Oberfläche einer tordierten Welle steht unter reinem Schub mit τₓᵧ = 100 MPa (σₓ = σᵧ = 0). Bestimme die Normalspannung σθ in einem Schnitt, dessen Normale um 45° gegen den Uhrzeigersinn aus der x-Achse gedreht ist.

τxy = 100 MPaθ = 45°
σθ = MPa
2.Leicht
σx​ = 30σy​ = −80τxy​ = 30MPa

An einem Punkt eines belasteten Bauteils gilt σₓ = 30 MPa, σᵧ = −80 MPa und τₓᵧ = 30 MPa (Zug positiv). Bestimme die größte Hauptspannung σ1.

σx = 30 MPaσy = −80 MPaτxy = 30 MPa
σ1 = MPa
3.Mittel
σx​ = −70σy​ = 30τxy​ = −30MPa

In einem Punkt gilt σₓ = −70 MPa, σᵧ = 30 MPa und τₓᵧ = −30 MPa (Zug positiv). Das Element wird um 60° gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Bestimme die Normalspannung σy′ auf den Flächen des gedrehten Elements, die senkrecht zur gedrehten y′-Achse stehen.

σx = −70 MPaσy = 30 MPaτxy = −30 MPaθ = 60°
σy′ = MPa
4.Mittel
σx​ = −40σy​ = −10τxy​ = −50MPa

In einem Punkt gilt σₓ = −40 MPa, σᵧ = −10 MPa und τₓᵧ = −50 MPa (Zug positiv). Das Element wird um 50° gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Bestimme die Normalspannung σy′ auf den Flächen des gedrehten Elements, die senkrecht zur gedrehten y′-Achse stehen.

σx = −40 MPaσy = −10 MPaτxy = −50 MPaθ = 50°
σy′ = MPa
5.Schwer
55°D = 1000 mm, t = 6 mm, p = 1,2 MPap

Ein dünnwandiger zylindrischer Behälter mit 1000 mm Innendurchmesser und 6 mm Wanddicke enthält Gas mit einem Überdruck von 1,2 MPa. Er ist aus Blech gefertigt, das entlang einer schraubenförmigen Naht unter 55° zur Zylinderachse verschweißt ist. Bestimme die Normalspannung σn, die quer zur Schweißnaht wirkt.

D = 1000 mmt = 6 mmp = 1,2 MPaα = 55°
σn = MPa
6.Schwer
50°D = 600 mm, t = 5 mm, p = 0,5 MPap

Ein dünnwandiger zylindrischer Behälter mit 600 mm Innendurchmesser und 5 mm Wanddicke enthält Gas mit einem Überdruck von 0,5 MPa. Er ist aus Blech gefertigt, das entlang einer schraubenförmigen Naht unter 50° zur Zylinderachse verschweißt ist. Bestimme die Normalspannung σn, die quer zur Schweißnaht wirkt.

D = 600 mmt = 5 mmp = 0,5 MPaα = 50°
σn = MPa

Lösungsschlüssel

  1. 1. σθ = 100 MPa
  2. 2. σ1 = 37,65 MPa
  3. 3. σy′ = −19,02 MPa
  4. 4. σy′ = 21,64 MPa
  5. 5. σn = 66,45 MPa
  6. 6. σn = 21,2 MPa

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