1. Der Konstrukteur hat die skizzierte Bolzenverbindung aufgrund seiner Erfahrung mit den folgenden Maßen entworfen:
l1 = 8mm
l2 = 3,5mm
d = 6mm
Die Kraft F = 1200 N greift mittig an der mittleren Lasche an. Es handelt sich um eine statische Belastung.
Berechnen Sie:
a) die maximale Biegespannung im Bolzen.
b) die maximale Scherspannung im Bolzen.
c) die größte Flächenpressung in der Verbindung.
(Berechnen Sie hier die möglichen Flächenpressungen und bestimmen dann die größere Flächenpressung.)
2. Ein Drehmeißel ist entsprechend nebenstehender Skizze eingespannt und wird durch eine Schnittkraft von FS = 12 kN belastet.
Die Abmessungen betragen:
l = 40 mm
b = 12 mm
h = 20 mm
Gesucht sind die Spannungen, die im Querschnitt AB wirken!
Nennen Sie die Spannungsarten und berechnen Sie die Spannungen.
3. Der folgende Träger wird mit einer Kraft von 8500 N belastet.
Berechnen Sie die Spannungen an der festen Einspannung und
die für den speziellen Fall geltende Fließ- und Bruchsicherheit auf Biegung (bei bekannten Festigkeiten).
Die Biegespannung berechnet sich nach der Formel: σb=Mb/Wb
a) Berechnen Sie das Biegemoment an der Einspannung.
b) Bestimmen Sie das Widerstandsmoment der Querschnittsfläche des Balkens. Gehen Sie dabei systematisch entsprechend der Beispiele 1.17 und 1.18 vor:
1. Bestimmen Sie zunächst die Flächeninhalte der Teilflächen und die Schwerpunktabstände der einzelnen Teilflächen.
2. Bestimmen Sie den Abstand des Gesamtschwerpunktes entlang der z-Achse, bezogen auf z = 0.
3. Bestimmen Sie das Flächenträgheitsmoment des Gesamtquerschnittes unter Berücksichtigung des Satzes von Steiner.
4. Bestimmen Sie das Widerstandsmoment der Gesamtfläche.
c) Berechnen Sie die Biegespannung an der Einspannung.
d) Bestimmen Sie Fließ- und Bruchfestigkeit σbF und σbB.
(Der Werkstoff des Balkens ist Stahl E335, die Werte können aus den Tabellen im Anhang entnommen werden; es handelt sich um eine statische Belastung.)
e) Bestimmen Sie die Fließsicherheit und die Bruchsicherheit.
f) Bewerten Sie die errechnete Sicherheit.
4. Wie werden Kerben wie z.B. Passfedernuten oder Freistiche bei der Sicherheitsberechnung bei einer statischen und einer dynamischen Belastung berücksichtigt?
5. Eine rotierende Welle wird belastet. Im Querschnitt mit der höchsten Belastung wurden auf Grund der genutzten Materialien und der tatsächlich wirkenden Kräfte und Momente folgende Sicherheiten errechnet:
SbD = 1,9
SsD = 12,1
StD = 2,4
SzD = 2,8
a) Wie hoch ist die Gesamtsicherheit an diesem Querschnitt?
b) Die Sicherheit soll bei etwa S = 2 liegen. Bewerten Sie die berechnete Sicherheit.
c) Welche Maßnahmen können Sie ergreifen, um die Sicherheit der Welle zu vergrößern?
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