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Aufgabenstellung:

Der Stab hat links einen Vollkreis und rechts einen Kreisringquerschnitt gleichen Materials. Er wird an der Nahtstelle durch ein Torsionsmoment belastet.

 

Gesucht: Bestimmung der Querschnittsverdrehung an der Nahtstelle.

Gegeben:

Stab mit zwei Querschnitten gleichen Materials

 

Lösungsweg:

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Es handelt sich um eine statisch unbestimmte Zweibereichsaufgabe, deren Koordinaten aus folgendem Bild zu entnehmen sind (Skizze)

Abbildung

Nach Integration für Bereich 1 und Bereich 2 folgen die Gleichungen für den Torsionsmomenten- und Verdrehungsverlauf

Für Bereich 1 gilt

für Bereich 2 gilt

Wegen der statischen Unbestimmtheit existieren nur geometrische Randbedingungen

Die Übergangsbedingungen formulieren und nutzen

Skizze

Abbildung 

Daraus folgt

Daraus ergibt sich

Der Torsionsmomenten- und Verdrehungsverlauf ist für beide Bereiche bestimmt

Die Querschnittsverdrehung am Übergang mit und ist

Lösung: