Arbeitsblatt Mohrscher Spannungskreis & Spannungstransformation mit Lösungen

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1.Leicht
σx​ = 40σy​ = 100τxy​MPa

In einem Punkt gilt σₓ = 40 MPa und σᵧ = 100 MPa, dazu eine gewisse Schubspannung. An einem um 35° gedrehten Element beträgt die Normalspannung in der gedrehten x′-Richtung 116,1 MPa. Bestimme die Normalspannung σy′ in der gedrehten y′-Richtung.

σx = 40 MPaσy = 100 MPaσx′ = 116,1 MPaθ = 35°
σy′ = MPa
2.Leicht
σx​ = 100σy​ = 60τxy​ = 20MPa

An einem Punkt eines belasteten Bauteils gilt σₓ = 100 MPa, σᵧ = 60 MPa und τₓᵧ = 20 MPa (Zug positiv). Bestimme die größte Hauptspannung σ1.

σx = 100 MPaσy = 60 MPaτxy = 20 MPa
σ1 = MPa
3.Mittel
σx​ = 160σy​ = 30τxy​ = 50MPa

Ein Punkt in einer dünnen Platte steht unter ebenem Spannungszustand: σₓ = 160 MPa, σᵧ = 30 MPa und τₓᵧ = 50 MPa, mit σz = 0. Bestimme die absolut größte Schubspannung τabs im Punkt (unter Berücksichtigung aller Ebenen im Raum).

σx = 160 MPaσy = 30 MPaτxy = 50 MPaσz = 0
τabs = MPa
4.Mittel
σx​ = −10σy​ = 100τxy​ = 40MPa

An einem Punkt eines belasteten Bauteils gilt σₓ = −10 MPa, σᵧ = 100 MPa und τₓᵧ = 40 MPa (Zug positiv). Bestimme den Winkel θp von der x-Achse zur Richtung der größten Hauptspannung, zwischen −90° und 90°.

σx = −10 MPaσy = 100 MPaτxy = 40 MPa
θp = °
5.Schwer
σx​ = 20σy​ = −80τxy​ = 40MPa

Ein Punkt in einer dünnen Platte steht unter ebenem Spannungszustand: σₓ = 20 MPa, σᵧ = −80 MPa und τₓᵧ = 40 MPa (σz = 0). Bestimme die Vergleichsspannung nach von Mises σvM.

σx = 20 MPaσy = −80 MPaτxy = 40 MPa
σvM = MPa
6.Schwer
σx​τxy​Oberfläche der Welle

Eine Vollwelle mit 40 mm Durchmesser überträgt eine axiale Zugkraft von 130 kN zusammen mit einem Drehmoment von 200 N·m. Bestimme an der Oberfläche der Welle die maximale Schubspannung in der Ebene τmax.

d = 40 mmF = 130 kNT = 200 N·m
τmax = MPa

Lösungsschlüssel

  1. 1. σy′ = 23,9 MPa
  2. 2. σ1 = 108,3 MPa
  3. 3. τabs = 88,5 MPa
  4. 4. θp = 71,99 °
  5. 5. σvM = 114,9 MPa
  6. 6. τmax = 54,12 MPa

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