Arbeitsblatt Mohrscher Spannungskreis & Spannungstransformation mit Lösungen

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1.Leicht
τxy​ = −120MPareiner Schub

Ein Punkt an der Oberfläche einer tordierten Welle steht unter reinem Schub mit τₓᵧ = −120 MPa (σₓ = σᵧ = 0). Bestimme die Normalspannung σθ in einem Schnitt, dessen Normale um 30° im Uhrzeigersinn aus der x-Achse gedreht ist.

τxy = −120 MPaθ = -30°
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 30° gegen den Uhrzeigersinn aus der x-Achse gedreht ist.

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

An einem Punkt eines belasteten Bauteils gilt σₓ = 40 MPa, σᵧ = −30 MPa und τₓᵧ = 30 MPa (Zug positiv). Bestimme den Winkel θp von der x-Achse zur Richtung der größten Hauptspannung, zwischen −90° und 90°.

σx = 40 MPaσy = −30 MPaτxy = 30 MPa
θp = °
4.Mittel
σx​ = 60σy​ = 80MPaτxy​ = ?

In einem Punkt gilt σₓ = 60 MPa und σᵧ = 80 MPa. Wie groß darf die Schubspannung τxy (Betrag) werden, bevor die größte Hauptspannung 105 MPa erreicht?

σx = 60 MPaσy = 80 MPaσ1 = 105 MPa
τxy = MPa
5.Schwer
σx​ = −30σy​ = −80τxy​ = 10MPa

An einem Punkt eines belasteten Bauteils gilt σₓ = −30 MPa, σᵧ = −80 MPa und τₓᵧ = 10 MPa (Zug positiv). Bestimme die Schubspannung τθ in einem Schnitt, dessen Normale um 50° gegen den Uhrzeigersinn aus der x-Achse gedreht ist (positiv im selben Sinn wie τₓᵧ).

σx = −30 MPaσy = −80 MPaτxy = 10 MPaθ = 50°
τθ = MPa
6.Schwer
σx​ = 100σy​ = 120τxy​ = 30MPa

An einem Punkt eines belasteten Bauteils gilt σₓ = 100 MPa, σᵧ = 120 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 = 100 MPaσy = 120 MPaτxy = 30 MPaθ = -20°
σθ = MPa

Lösungsschlüssel

  1. 1. σθ = 103,9 MPa
  2. 2. σθ = 34,64 MPa
  3. 3. θp = 20,3 °
  4. 4. τxy = 33,54 MPa
  5. 5. τθ = −26,36 MPa
  6. 6. σθ = 83,06 MPa

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