Arbeitsblatt Mohrscher Spannungskreis & Spannungstransformation mit Lösungen

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1.Leicht
τxy​ = 70MPareiner Schub

Ein Punkt an der Oberfläche einer tordierten Welle steht unter reinem Schub mit τₓᵧ = 70 MPa (σₓ = σᵧ = 0). Bestimme die Normalspannung σθ in einem Schnitt, dessen Normale um 35° gegen den Uhrzeigersinn aus der x-Achse gedreht ist.

τxy = 70 MPaθ = 35°
σθ = MPa
2.Leicht
σx​ = 110σy​ = 40MPaHauptspannungselement

In einem Punkt eines belasteten Bauteils betragen die Hauptspannungen in der Ebene σ₁ = 110 MPa und σ₂ = 40 MPa (Zug positiv). Bestimme die maximale Schubspannung in der Ebene τmax.

σ1 = 110 MPaσ2 = 40 MPa
τmax = MPa
3.Mittel
σx​ = 140σy​ = −80τxy​ = −20MPa

An einem Punkt eines belasteten Bauteils gilt σₓ = 140 MPa, σᵧ = −80 MPa und τₓᵧ = −20 MPa (Zug positiv). Bestimme die maximale Schubspannung in der Ebene τmax.

σx = 140 MPaσy = −80 MPaτxy = −20 MPa
τmax = MPa
4.Mittel
σx​ = 80σy​ = 70MPaτxy​ = ?

In einem Punkt gilt σₓ = 80 MPa und σᵧ = 70 MPa. Wie groß darf die Schubspannung τxy (Betrag) werden, bevor die größte Hauptspannung 140 MPa erreicht?

σx = 80 MPaσy = 70 MPaσ1 = 140 MPa
τxy = MPa
5.Schwer
σx​ = −10σy​ = 60τxy​ = −50MPa

An einem Punkt eines belasteten Bauteils gilt σₓ = −10 MPa, σᵧ = 60 MPa und τₓᵧ = −50 MPa (Zug positiv). Bestimme die Schubspannung τθ in einem Schnitt, dessen Normale um 60° gegen den Uhrzeigersinn aus der x-Achse gedreht ist (positiv im selben Sinn wie τₓᵧ).

σx = −10 MPaσy = 60 MPaτxy = −50 MPaθ = 60°
τθ = MPa
6.Schwer
σx​ = 160σy​ = 120τxy​ = 50MPa

An einem Punkt eines belasteten Bauteils gilt σₓ = 160 MPa, σᵧ = 120 MPa und τₓᵧ = 50 MPa (Zug positiv). Bestimme die Normalspannung σθ in einem Schnitt, dessen Normale um 20° gegen den Uhrzeigersinn aus der x-Achse gedreht ist.

σx = 160 MPaσy = 120 MPaτxy = 50 MPaθ = 20°
σθ = MPa

Lösungsschlüssel

  1. 1. σθ = 65,78 MPa
  2. 2. τmax = 35 MPa
  3. 3. τmax = 111,8 MPa
  4. 4. τxy = 64,81 MPa
  5. 5. τθ = 55,31 MPa
  6. 6. σθ = 187,5 MPa

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