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ich habe eine Frage bezüglich Strukturmechanik/Spannungen in einem Bauteil.

Angenommen ich führe einen axialen Zugversuch an einem Stab mit rechteckigen Querschnitt durch. Materialverhalten sei linear elastisch. Der Stab wird an einem Ende mit einer Kraft F senkrecht zum Querschnitt belastet. Die Lagerung am anderen Ende soll auch nur eine Kraft in axialer Richtung aufnehmen können, damit keine Querdehnungen behindet werden. Dann entsteht in dem Stab eine Normalspannung in x-Richtung und in y-und z-Richtung sind die Normalspannungen gerade Null, wenn die Querkontraktion nicht behinder wird.

Jedoch entstehen ja auch Schubspannungen in dem Stab (die die Quellen plastischer Verformung sind). Meine Frage ist nun wie man sich das Vorhandensein von  Schubspannungen anschaulich erklären kann; der Stab wird ja nur durch eine Normalspannung mit der Kraft F senkrecht zum Querschnitt beansprucht.

Ich habe bereits öfters die Erklärung mit dem Schnitt unter 45 Grad gesehen, bei dem die maximalen Schubspannungen an der Schnittfläche angetragen werden. Allerdings könnte ich doch auch unter 0 Grad schneiden und hätte dann nur Normalspannungen. Dem Baueil ist es doch egal, ob ich unter 0 Grad oder unter 45 Grad schneide und wie ich mein Koordinatensystem definiert habe. Das spürt doch nur die Wirkung der Kraft F.

Woher weiß ich also wie ich die Schnittrichtung wählen muss, um den Spannungszustand an einem beliebigen Punkt richtig zu beschreiben? Wie gesagt mir ist klar, dass unter 45 Grad Schub und Zugspannung existiert, unter 0 Grad nur Zugspannung. Aber das ist ja alles koordinatensystemabhängig, wovon mein Bauteil ja nichts weiß.

Vielen Dank für eure Antworten!

Viele Grüße

Simon

von

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