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Aufgabenstellung:

Der abgebildete dünnwandige Kastenträger ist am linken Ende fest eingespannt und wird am rechten Ende durch zwei Kräfte belastet, die an einer Ecke des Querschnitts angreifen.

  1. Ermitteln Sie den Verlauf der Schnittlasten.
  2. Ermitteln Sie die Spannungen im Querschnitt mit der größten Beanspruchung.
  3. Ermitteln Sie im Querschnitt mit der größten Beanspruchung die Vergleichsspannungen für einen spröden und einen duktilen Werkstoff.

Abbildung

Lösungsweg:

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a) Schnittlasten

Die Normalkraft greift im Flächenschwerpunkt an, während die Querkräfte im Schubmittelpunkt angreifen. Da der gegebene Querschnitt bezüglich der Achse und der -Achse symmetrisch ist, stimmen Schwerpunkt und Schubmittelpunkt überein.

Abbildung

b) Spannungen

Die Beanspruchung ist für alle Querschnitte gleich:

Querschnittskennwerte

Querschnittsprofil

Fläche:

Flächenträgheitsmomente:

Umschlossene Fläche:

Normalspannung

Die größte Normalspannung tritt in der Ecke mit den Koordinaten und auf.

Einsetzen der Querschnittskennwerte ergibt:

Schubspannung

c) Vergleichsspannungen

Hauptspannungen

Mit und gilt für die Hauptspannungen:

Einsetzen ergibt:

Spröder Werkstoff

Vergleichsspannung nach der Normalspannungshypothese:

Duktiler Werkstoff

Vergleichsspannung nach der Schubspannungshypothese:

Vergleichsspannung nach der Gestaltänderungshypothese:

Lösung:

  1.  

     

  2.