Arbeitsblatt Mohrscher Spannungskreis & Spannungstransformation mit Lösungen

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1.Leicht
τxy​ = −80MPareiner Schub

Ein Punkt an der Oberfläche einer tordierten Welle steht unter reinem Schub mit τₓᵧ = −80 MPa (σₓ = σᵧ = 0). Bestimme die Normalspannung σθ in einem Schnitt, dessen Normale um 30° gegen den Uhrzeigersinn aus der x-Achse gedreht ist.

τxy = −80 MPaθ = 30°
σθ = MPa
2.Leicht
σx​ = 10σy​ = 90τxy​MPa

In einem Punkt gilt σₓ = 10 MPa und σᵧ = 90 MPa, dazu eine gewisse Schubspannung. An einem um 40° gedrehten Element beträgt die Normalspannung in der gedrehten x′-Richtung 72,6 MPa. Bestimme die Normalspannung σy′ in der gedrehten y′-Richtung.

σx = 10 MPaσy = 90 MPaσx′ = 72,6 MPaθ = 40°
σy′ = MPa
3.Mittel
σx​ = −20σy​ = −30τxy​ = −40MPa

An einem Punkt eines belasteten Bauteils gilt σₓ = −20 MPa, σᵧ = −30 MPa und τₓᵧ = −40 MPa (Zug positiv). Bestimme die maximale Schubspannung in der Ebene τmax.

σx = −20 MPaσy = −30 MPaτxy = −40 MPa
τmax = MPa
4.Mittel
σx​ = −60σy​ = 0τxy​ = −40MPa

An einem Punkt eines belasteten Bauteils gilt σₓ = −60 MPa, σᵧ = 0 MPa und τₓᵧ = −40 MPa (Zug positiv). Bestimme die maximale Schubspannung in der Ebene τmax.

σx = −60 MPaσy = 0 MPaτxy = −40 MPa
τmax = MPa
5.Schwer
40°D = 800 mm, t = 6 mm, p = 1,5 MPap

Ein dünnwandiger zylindrischer Behälter mit 800 mm Innendurchmesser und 6 mm Wanddicke enthält Gas mit einem Überdruck von 1,5 MPa. Er ist aus Blech gefertigt, das entlang einer schraubenförmigen Naht unter 40° zur Zylinderachse verschweißt ist. Bestimme die Normalspannung σn, die quer zur Schweißnaht wirkt.

D = 800 mmt = 6 mmp = 1,5 MPaα = 40°
σn = MPa
6.Schwer
σx​ = 140σy​ = −70τxy​ = −10MPa

Ein Punkt in einer dünnen Platte steht unter ebenem Spannungszustand: σₓ = 140 MPa, σᵧ = −70 MPa und τₓᵧ = −10 MPa (σz = 0). Bestimme die Vergleichsspannung nach von Mises σvM.

σx = 140 MPaσy = −70 MPaτxy = −10 MPa
σvM = MPa

Lösungsschlüssel

  1. 1. σθ = −69,28 MPa
  2. 2. σy′ = 27,4 MPa
  3. 3. τmax = 40,31 MPa
  4. 4. τmax = 50 MPa
  5. 5. σn = 79,34 MPa
  6. 6. σvM = 186 MPa

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