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 20° gegen den Uhrzeigersinn aus der x-Achse gedreht ist.

τxy = 20 MPaθ = 20°
σθ = MPa
2.Leicht
τxy​ = 40MPareiner Schub

Ein Punkt an der Oberfläche einer tordierten Welle steht unter reinem Schub mit τₓᵧ = 40 MPa (σₓ = σᵧ = 0). Bestimme die Normalspannung σθ in einem Schnitt, dessen Normale um 40° gegen den Uhrzeigersinn aus der x-Achse gedreht ist.

τxy = 40 MPaθ = 40°
σθ = MPa
3.Mittel
σx​ = 30σy​ = 10τxy​ = −10MPa

An einem Punkt eines belasteten Bauteils gilt σₓ = 30 MPa, σᵧ = 10 MPa und τₓᵧ = −10 MPa (Zug positiv). Bestimme die maximale Schubspannung in der Ebene τmax.

σx = 30 MPaσy = 10 MPaτxy = −10 MPa
τmax = MPa
4.Mittel
σx​ = 20σy​ = 110τxy​ = 20MPa

An einem Punkt eines belasteten Bauteils gilt σₓ = 20 MPa, σᵧ = 110 MPa und τₓᵧ = 20 MPa (Zug positiv). Bestimme die maximale Schubspannung in der Ebene τmax.

σx = 20 MPaσy = 110 MPaτxy = 20 MPa
τmax = MPa
5.Schwer
σx​ = 0σy​ = −10τxy​ = 50MPa

An einem Punkt eines belasteten Bauteils gilt σₓ = 0 MPa, σᵧ = −10 MPa und τₓᵧ = 50 MPa (Zug positiv). Bestimme die Normalspannung σθ in einem Schnitt, dessen Normale um 45° gegen den Uhrzeigersinn aus der x-Achse gedreht ist.

σx = 0 MPaσy = −10 MPaτxy = 50 MPaθ = 45°
σθ = MPa
6.Schwer
σx​ = 50σy​ = 100τxy​ = 10MPa

Ein Punkt in einer dünnen Platte steht unter ebenem Spannungszustand: σₓ = 50 MPa, σᵧ = 100 MPa und τₓᵧ = 10 MPa (σz = 0). Bestimme die Vergleichsspannung nach von Mises σvM.

σx = 50 MPaσy = 100 MPaτxy = 10 MPa
σvM = MPa

Lösungsschlüssel

  1. 1. σθ = 12,86 MPa
  2. 2. σθ = 39,39 MPa
  3. 3. τmax = 14,14 MPa
  4. 4. τmax = 49,24 MPa
  5. 5. σθ = 45 MPa
  6. 6. σvM = 88,32 MPa

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