Arbeitsblatt Mohrscher Spannungskreis & Spannungstransformation mit Lösungen

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1.Leicht
110 kN110 kNθ = 40°A = 400 mm²

Ein Stab mit 400 mm² Querschnittsfläche trägt eine axiale Druckkraft von 110 kN. Bestimme den Betrag der Schubspannung |τθ| in einem Schnitt, dessen Normale mit der Stabachse einen Winkel von 40° bildet.

P = −110 kNA = 400 mm²θ = 40°
|τθ| = MPa
2.Leicht
60 kN60 kNθ = 25°A = 800 mm²

Ein Stab mit 800 mm² Querschnittsfläche trägt eine axiale Zugkraft von 60 kN. Bestimme die Normalspannung σθ in einem Schnitt, dessen Normale mit der Stabachse einen Winkel von 25° bildet (Zug positiv).

P = 60 kNA = 800 mm²θ = 25°
σθ = MPa
3.Mittel
σx​ = 40σy​ = 20τxy​ = −50MPa

An einem Punkt eines belasteten Bauteils gilt σₓ = 40 MPa, σᵧ = 20 MPa und τₓᵧ = −50 MPa (Zug positiv). Bestimme den Winkel θp von der x-Achse zur Richtung der größten Hauptspannung, zwischen −90° und 90°.

σx = 40 MPaσy = 20 MPaτxy = −50 MPa
θp = °
4.Mittel
σx​ = 130σy​ = 120τxy​ = −10MPa

Ein Punkt in einer dünnen Platte steht unter ebenem Spannungszustand: σₓ = 130 MPa, σᵧ = 120 MPa und τₓᵧ = −10 MPa, mit σz = 0. Bestimme die absolut größte Schubspannung τabs im Punkt (unter Berücksichtigung aller Ebenen im Raum).

σx = 130 MPaσy = 120 MPaτxy = −10 MPaσz = 0
τabs = MPa
5.Schwer
σx​ = −40σy​ = 20τxy​ = 60MPa

Ein Punkt in einer dünnen Platte steht unter ebenem Spannungszustand: σₓ = −40 MPa, σᵧ = 20 MPa und τₓᵧ = 60 MPa (σz = 0). Der Werkstoff hat eine Streckgrenze von 350 MPa. Bestimme die Sicherheit n gegen Fließen nach dem Kriterium von von Mises (Gestaltänderungsenergiehypothese).

σx = −40 MPaσy = 20 MPaτxy = 60 MPaσY = 350 MPa
n =
6.Schwer
σx​ = 140σy​ = 90τxy​ = 30MPa

An einem Punkt eines belasteten Bauteils gilt σₓ = 140 MPa, σᵧ = 90 MPa und τₓᵧ = 30 MPa (Zug positiv). Bestimme die Normalspannung σθ in einem Schnitt, dessen Normale um 35° gegen den Uhrzeigersinn aus der x-Achse gedreht ist.

σx = 140 MPaσy = 90 MPaτxy = 30 MPaθ = 35°
σθ = MPa

Lösungsschlüssel

  1. 1. |τθ| = 135,4 MPa
  2. 2. σθ = 61,6 MPa
  3. 3. θp = −39,35 °
  4. 4. τabs = 68,09 MPa
  5. 5. n = 3,001
  6. 6. σθ = 151,7 MPa

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