Arbeitsblatt Mohrscher Spannungskreis & Spannungstransformation mit Lösungen

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1.Leicht
σx​ = 120σy​ = 80τxy​MPa

In einem Punkt gilt σₓ = 120 MPa und σᵧ = 80 MPa, dazu eine gewisse Schubspannung. An einem um 20° gedrehten Element beträgt die Normalspannung in der gedrehten x′-Richtung 89,6 MPa. Bestimme die Normalspannung σy′ in der gedrehten y′-Richtung.

σx = 120 MPaσy = 80 MPaσx′ = 89,6 MPaθ = 20°
σy′ = MPa
2.Leicht
70 kN70 kNθ = 50°A = 800 mm²

Ein Stab mit 800 mm² Querschnittsfläche trägt eine axiale Druckkraft von 70 kN. Bestimme den Betrag der Schubspannung |τθ| in einem Schnitt, dessen Normale mit der Stabachse einen Winkel von 50° bildet.

P = −70 kNA = 800 mm²θ = 50°
|τθ| = MPa
3.Mittel
σx​ = 20σy​ = −10τxy​ = 30MPa

An einem Punkt eines belasteten Bauteils gilt σₓ = 20 MPa, σᵧ = −10 MPa und τₓᵧ = 30 MPa (Zug positiv). Bestimme die maximale Schubspannung in der Ebene τmax.

σx = 20 MPaσy = −10 MPaτxy = 30 MPa
τmax = MPa
4.Mittel
MPaτxy​ = ?

In einem Punkt gilt σₓ = 0 MPa und σᵧ = 0 MPa. Wie groß darf die Schubspannung τxy (Betrag) werden, bevor die größte Hauptspannung 50 MPa erreicht?

σx = 0 MPaσy = 0 MPaσ1 = 50 MPa
τxy = MPa
5.Schwer
60°D = 1000 mm, t = 15 mm, p = 2 MPap

Ein dünnwandiger zylindrischer Behälter mit 1000 mm Innendurchmesser und 15 mm Wanddicke enthält Gas mit einem Überdruck von 2 MPa. Er ist aus Blech gefertigt, das entlang einer schraubenförmigen Naht unter 60° zur Zylinderachse verschweißt ist. Bestimme den Betrag der Schubspannung |τn|, die entlang der Schweißnaht wirkt.

D = 1000 mmt = 15 mmp = 2 MPaα = 60°
|τn| = MPa
6.Schwer
30°D = 800 mm, t = 10 mm, p = 1 MPap

Ein dünnwandiger zylindrischer Behälter mit 800 mm Innendurchmesser und 10 mm Wanddicke enthält Gas mit einem Überdruck von 1 MPa. Er ist aus Blech gefertigt, das entlang einer schraubenförmigen Naht unter 30° zur Zylinderachse verschweißt ist. Bestimme die Normalspannung σn, die quer zur Schweißnaht wirkt.

D = 800 mmt = 10 mmp = 1 MPaα = 30°
σn = MPa

Lösungsschlüssel

  1. 1. σy′ = 110,4 MPa
  2. 2. |τθ| = 43,09 MPa
  3. 3. τmax = 33,54 MPa
  4. 4. τxy = 50 MPa
  5. 5. |τn| = 14,43 MPa
  6. 6. σn = 35 MPa

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