BAUSTATIK I KOLLOQUIUM 5, Lösung

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1 BUSTTIK I KOLLOQUIUM 5, Lösung ( ) Thema: Ebener Spannungs- und Vererrungsustand, Normalspannungen n Stäben, Kern ufgabe 1, Lösung Gegeben: Gesucht: Ene Stahlplatte st we folgt belastet: x 0 N/mm 0 N/mm x x 30 N/mm 38 a) Darstellung der Spannungsbldpunkte X und Z m Mohrschen Kres b) Hauptspannungen, Hauptspannungsrchtungen, maxmale Schubspannungen c) Spannungen n der Schwessnaht a - a. SSch Kolloquum 5 Sete 1/11 lt/

2 a) Grafsche Lösung: Mohrscher Spannungskres us Grafk gelesen: 1 70 N/mm, 30 N/mm n 0.5 N/mm, t 39 N/mm, tn nt 4 N/mm max 50 N/mm SSch Kolloquum 5 Sete /11 lt/

3 b) naltsche Lösung Hauptspannungen: 1 : x x 1, x N/mm 30 N/mm Hauptspannungsrchtung: 1 Wnkel wschen x- und 1- chse (m Uhregersnn postv drehend) 30 tan x x 0 0 Maxmale Schubspannungen: 0 0 x N/mm x max R Spannungen n der Schwessnaht a a: Wnkel wschen x- und n-chse: = 5 n x cos sn x sn cos 0. N/mm t x sn cos x sn cos 39.4 N/mm sn cos cos sn 4.1 N/mm tn nt x x SSch Kolloquum 5 Sete 3/11 lt/

4 ufgabe, Lösung Gegeben: Gesucht: Gemessene Dehnungen n den Rchtungen a, b, c auf ener Ebene: a.50 b 0.40 c 0.40 Hauptdehnungen, Hauptdehnungsrchtungen, Dehnung d a) graphsch b) analtsch Hnwes: Koordnatentransformaton: n x x cos ( ) sn ( ) sn( )cos( ).50 0 a b c a b c SSch Kolloquum 5 Sete 4/11 lt/

5 Koordnatentransformaton: n x x cos ( ) sn ( ) sn( )cos( ) 3 Glechungen ur Ermttlung von x, und x : cos ( ) sn ( ) sn( )cos( ) aa a a a x b cos ( b ) sn ( b ) sn( b )cos( b ) c cos ( c ) sn ( c ) sn( c )cos( c ) x x x.500 x x x Vererrungstensor: x x 0.94 a) Grafsche Lösung: Mohrscher Vererrungskres us Grafk gelesen: 1.55, d 0.83, ( d, d / 0.4 ) SSch Kolloquum 5 Sete 5/11 lt/

6 b) naltsche Lösung Hauptdehnungen: 1 x x x 1, Hauptdehnungsrchtung φ 1: Wnkel wschen x- und 1- chse (m Uhregersnn postv drehend) 0.94 tan x 1 x Dehnungen n Rchtung d - d: Wnkel wschen x- und d-chse: 90 d d x d d x d d cos sn sn cos Kontrolle (sehe grafsche Lösung): sn cos cos sn 0.94 d, d x d d x d d x SSch Kolloquum 5 Sete /11 lt/

7 ufgabe 3, Lösung Gegeben: Gesucht: Holquerschntt (Masse n mm) Schnttkräfte: - N 8 MN x - M 1 MNm - M MNm a) Querschnttswerte (Querschnttsfläche, Schwerpunkt, Hauptträghetsmomente) b) Kern c) Nullne d) maxmale/mnmale Spannungen nfolge Nx, M und M a) Querschnttswerte Querschnttsfläche : mm SSch Kolloquum 5 Sete 7/11 lt/

8 Schwerpunkt O: ' ' O 1400 mm ( = Smmetreachse = Hauptachse) ' mm ' O 10 Schwerpunkt O( ', ') = O(80,1400) Flächenträghetsmomente I und I : Da ene Smmetreachse st, snd und Hauptachsen und somt I und I Hauptträghetsmomente I mm 1 1 Unter nwendung des Sates von Stener, I I a 0, ergbt sch: I mm b) Kern (sehe Merkblatt, Kolloquum 5) Glechung für de neutrale chse: 0 1 x 0 mt:, : Punkte des Kernrands, : Punkte der neutralen chse 1 I mm I mm.010 SSch Kolloquum 5 Sete 8/11 lt/

9 Neutrale chse n-n parallel ur -chse: - Schnttpunkt mt der -chse: P ( P,0) 0 - Schnttpunkt mt der -chse: Q (0, ) Q P Q Neutrale chse n-n parallel ur -chse: - Schnttpunkt mt der -chse: P (,0) - Schnttpunkt mt der -chse: Q (0, Q ) 0 P P Q Neutrale chse entlang Rand 1-1 : P : ( P,0) (,0) (1) P Q : (0, Q) (0, 1400) mm (1) Q 1400 Neutrale chse entlang Rand - : P : ( P,0) (,0) () P Q : (0, Q) (0,1400) mm () Q 1400 Neutrale chse entlang Rand 3-3 : P : ( P,0) ( 80,0) mm (3) P 80 Q : (0, Q) (0, ) (3) Q Neutrale chse entlang Rand 4-4 : P : ( P,0) (1180,0) mm (4) P 1180 Q : (0, Q) (0, ) (4) Q Greft also N x n (1) an, so legt de neutrale chse am oberen Querschnttsrand 1-1 etc. SSch Kolloquum 5 Sete 9/11 lt/

10 Kern: c) Neutrale chse für de gegebene Beanspruchung: N x 8 MN, M 1 MNm, M MNm Für de neutrale chse (Nulllne) glt: N M x M x 0 I I Glechung für de neutrale chse: wobe, n mm Schnttpunkte mt der - bw. -chse: 0 80 mm mm SSch Kolloquum 5 Sete 10/11 lt/

11 d) Maxmale / mnmale Spannungen nfolge N x 8 MN, M 1 MNm, M MNm M Nx 1500 mm eff M Nx 50 mm eff eff eff maxmale Spannung = maxmale Zugspannung: Massgebender Punkt: P + (grösste postve Entfernung von der neutralen chse) P (, ) (1180,1400) x (P ) N/mm mnmale Spannung = maxmale Druckspannung: Massgebender Punkt: P- (grösste negatve Entfernung von der neutralen chse) P (, ) ( 80, 1400) x (P ) ( 1400) ( 80) 1.90 N/mm SSch Kolloquum 5 Sete 11/11 lt/

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