Arbeitsblatt Mohrscher Spannungskreis & Spannungstransformation mit Lösungen

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1.Leicht
40 kN40 kNθ = 25°A = 1000 mm²

Ein Stab mit 1000 mm² Querschnittsfläche trägt eine axiale Druckkraft von 40 kN. Bestimme den Betrag der Schubspannung |τθ| in einem Schnitt, dessen Normale mit der Stabachse einen Winkel von 25° bildet.

P = −40 kNA = 1000 mm²θ = 25°
|τθ| = MPa
2.Leicht
σx​ = −60σy​ = −40τxy​MPa

In einem Punkt gilt σₓ = −60 MPa und σᵧ = −40 MPa, dazu eine gewisse Schubspannung. An einem um 50° gedrehten Element beträgt die Normalspannung in der gedrehten x′-Richtung −18,7 MPa. Bestimme die Normalspannung σy′ in der gedrehten y′-Richtung.

σx = −60 MPaσy = −40 MPaσx′ = −18,7 MPaθ = 50°
σy′ = MPa
3.Mittel
σx​ = 90σy​ = 70τxy​ = 30MPa

An einem Punkt eines belasteten Bauteils gilt σₓ = 90 MPa, σᵧ = 70 MPa und τₓᵧ = 30 MPa (Zug positiv). Bestimme die maximale Schubspannung in der Ebene τmax.

σx = 90 MPaσy = 70 MPaτxy = 30 MPa
τmax = MPa
4.Mittel
σx​ = 100σy​ = 90τxy​ = −20MPa

Ein Punkt in einer dünnen Platte steht unter ebenem Spannungszustand: σₓ = 100 MPa, σᵧ = 90 MPa und τₓᵧ = −20 MPa, mit σz = 0. Bestimme die absolut größte Schubspannung τabs im Punkt (unter Berücksichtigung aller Ebenen im Raum).

σx = 100 MPaσy = 90 MPaτxy = −20 MPaσz = 0
τabs = MPa
5.Schwer
σx​τxy​Oberfläche der Welle

Eine Vollwelle mit 20 mm Durchmesser überträgt eine axiale Zugkraft von 110 kN zusammen mit einem Drehmoment von 400 N·m. Bestimme an der Oberfläche der Welle die maximale Schubspannung in der Ebene τmax.

d = 20 mmF = 110 kNT = 400 N·m
τmax = MPa
6.Schwer
σx​ = 120σy​ = 10τxy​ = 30MPa

An einem Punkt eines belasteten Bauteils gilt σₓ = 120 MPa, σᵧ = 10 MPa und τₓᵧ = 30 MPa (Zug positiv). Bestimme die Normalspannung σθ in einem Schnitt, dessen Normale um 20° im Uhrzeigersinn aus der x-Achse gedreht ist.

σx = 120 MPaσy = 10 MPaτxy = 30 MPaθ = -20°
σθ = MPa

Lösungsschlüssel

  1. 1. |τθ| = 15,32 MPa
  2. 2. σy′ = −81,3 MPa
  3. 3. τmax = 31,62 MPa
  4. 4. τabs = 57,81 MPa
  5. 5. τmax = 309 MPa
  6. 6. σθ = 87,85 MPa

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