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Schub bei dünnwandigen Profilen

WebinarTerminankündigung aus unserem Online-Kurs Thermodynamik:
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Wird ein dünnwandiges Profil durch eine Querkraft belastet, können infolgedessen Schubspannungen auftreten. Die Besonderheit bei dünnwandigen Profilen besteht jedoch darin, dass aufgrund der geringen Wanddicke besonders hohe Belastungen durch die Schubspannung anfallen. 

Schub bei dünnwandigen Profilen
Dünnwandiges Profil unter Querkraftbelastung

Merke

In den folgenden Abschnitten werden einfache symmetrische Profile betrachtet, welche nur in einer Ebene belastet werden. In diesem Fall in der z-Ebene. Das bedeutet, dass die z-y-Achsen Hauptachsen darstellen und damit gerade Biegung gegeben ist.


Eine erste Abschätzung darüber, wie groß die auftretenden Schubspannungen aufgrund der äußeren Belastung sind, gibt die mittlere Schubspannung:

$\tau_{mittel} = \frac{Q_z}{A}$

Bei dünnwandigen Profilen fällt die Querschnittsfläche $A$ üblicherweise sehr klein aus. Das bedeutet, dass große Schubspannungen auftreten. Wie groß die sind, dass soll in den folgenden Abschnitten gezeigt werden. 

In den kommenden Abschnitten wird geklärt, wie hoch die Schubspannungen bei offenen und geschlossenen dünnwandigen Profilen sind und wie sich deren Verteilung berechnen lässt. In der anschließenden Untersuchung wird die Position am Bauteil festgelegt, wo neben der Biegung keine zusätzliche Torsion aufgrund der angreifenden Kraft auftritt. Denn offene dünnwandige Profile weisen eine geringe Torsionsteifigkeit auf, sodass eine Torsionsbelastung verhindet werden muss. Hierfür muss die äußere Kraft am Schubmittelpunkt angreifen. Wie dieser berechnet wird, ist ebenfalls Gegenstand dieses Kapitels.

Multiple-Choice
Welche Annahme muss getroffen werden, wenn ein dünnwandiges Profil Schubspannungen ausgesetzt ist?
0/0
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Hinweis:

Bitte kreuzen Sie die richtigen Aussagen an. Es können auch mehrere Aussagen richtig oder alle falsch sein. Nur wenn alle richtigen Aussagen angekreuzt und alle falschen Aussagen nicht angekreuzt wurden, ist die Aufgabe erfolgreich gelöst.

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Autor: Jessica Scholz

Dieses Dokument Schub bei dünnwandigen Profilen ist Teil eines interaktiven Online-Kurses zum Thema Technische Mechanik 2: Elastostatik.

Jessica Scholz verfügt über langjährige Erfahrung auf diesem Themengebiet.
Vorstellung des Online-Kurses Technische Mechanik 2: ElastostatikTechnische Mechanik 2: Elastostatik
Dieser Inhalt ist Bestandteil des Online-Kurses

Technische Mechanik 2: Elastostatik

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    • Grundlegende Annahmen der Elastostatik
    • Statisches Gleichgewicht
    • Beanspruchungsarten
  • Stabbeanspruchungen
    • Allgemeine Definition der Spannung
    • Spannungen im Stab
      • Einleitung zu Spannungen im Stab
      • Prinzip von St. Venant
      • Spannung im Stab (senkrechter Schnitt)
      • Spannungen im Stab (Schnitt mit Winkel)
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      • Beispiel zu Spannungen im Stab: Hängender Zugstab
    • Dehnung im Stab
      • Dehnung im Stab (konstante Dehnung)
      • Dehnung (Stabelement)
    • Materialgesetz / Zugversuch
      • Einleitung zu Materialgesetz / Zugversuch
      • Spannungs-Dehnungs-Diagramm
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    • Wärmedehnungen
    • Verformungen quer zur Stabachse
      • Querdehnungen
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      • Schubverformungen
    • Differentialgleichung eines Stabes
    • Zusammenfassung der Grundgleichungen für den Stab
    • Statisch bestimmte Stabwerke
      • Statisch bestimmte Stabwerke (Einzelstab)
        • Einleitung zu Statisch bestimmte Stabwerke (Einzelstab)
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        • Beispiel: Belastung durch Kraft am Stabende (mit Linienkraft)
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      • Flächenträgheitsmomente: Koordinatentransformation
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      • Übersicht Formeln: Einachsige Biegung
    • Schiefe bzw. zweiachsige Biegung
    • Gerade und schiefe Biegung mit Zug
  • Torsion
    • Torsion von Wellen
      • Einleitung zu Torsion von Wellen
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        • Beispiel 1: Torsion beim Kreisquerschnitt
      • mit Kreisringquerschnitt
    • Torsion von dünnwandigen, geschlossenen Profile
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  • Schub
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    • Schub bei dünnwandigen Profilen
    • Schubspannungsverteilung in dünnwandigen Profilen
    • Schubspannungsverteilung in dünnwandigen offenen Profilen
    • Schubmittelpunkt bei dünnwandigen offenen Profilen
  • Festigkeitshypothesen
    • Einleitung zu Festigkeitshypothesen
    • Hauptnormalspannungshypothese
    • Hauptschubspannungshypothese
    • Gestaltänderungsenergiehypothese
  • Stabilität und Knickung
    • Stabilitätsfälle und Gleichgewichtslagen
    • Eulersche Fälle der Stabknickung
      • Einleitung zu Eulersche Fälle der Stabknickung
      • Kritische Knickkraft
      • Kritische Knickspannung
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    Ein Kursnutzer am 14.04.2016:
    "Ich studiere Maschinenbau als Fernstudium und leider sind einige Studienheft lückenhaft und schwer verständlich geschrieben. Dieser Kurs ist das Beste was ich mir vorstellen kann!!! Ich bin so froh, dass ich diesen Kurs zufällig gefunden habe."

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    Ein Kursnutzer am 26.01.2016:
    "Sehr gut, dass man Aufgaben erst selber rechnen kann und danach die Lösung erläutert wird."

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    Ein Kursnutzer am 07.10.2015:
    "Top"

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    Ein Kursnutzer am 01.06.2015:
    "Ich schreibe zwar erst meinen Midterm in Mechanik 2 und war mir beim lernen immer unsicher wie genau ich ran gehen soll. Alte Midterms rechnen oder viel wissen aneignen? Wo kriege ich, dass wissen gut erklärt her? Bei eurem Kurs muss man sich keine Gedanken mehr machen alles ist sehr übersichtlich und gut aufbereitet. Mir macht der Kurs spaß. Danke für eure Arbeit!"

  • Gute Bewertung für Technische Mechanik 2: Elastostatik

    Ein Kursnutzer am 11.05.2015:
    "Super!!"

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