Kompaktwissen naturwissenschaftliche und technische Gesetzmäßigkeiten
1. Aufl. 2020
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3. Berechnen betriebs- und fertigungstechnischer Größen bei Belastungen und Bewegungen
Praktisch jedes Bauteil wird durch unterschiedliche äußere Kräfte belastet, welche dann innerhalb des Bauteils Spannungen hervorrufen. Diese Spannungen dürfen bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten, da sich das Bauteil ansonsten unzulässig verformt oder sogar zerstört wird.
3.1 Berechnungen von mechanischen Spannungen
Die mechanische Spannung ist definiert als Kraft, die je Flächeneinheit im Bauteilquerschnitt wirksam ist. Die daraus abgeleitete Einheit der Spannung ist N/mm2 oder MPa (MegaPascal). Es gilt: 1 N/mm2 = 1 MPa. Wirkt eine Kraft senkrecht zur Querschnittsfläche S, so spricht man von der Normalspannung σ (Sigma). Die Berechnung erfolgt durch folgende Formel:
| σ = | F S |
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F | in N |
S | in mm2 |
Wirkt die Kraft parallel zur Querschnittsfläche S, so spricht man von der Schub- oder Scherspannung τ (Tau). Die Berechnung erfolgt ebenfalls mit:
| τ = | F S |
Man unterscheidet grundsätzlich fünf Belastungsarten:
Zug
Druck (einschließlich Flächenpressung)
Scherung
Biegung
Verdrehung (Torsion).S. 76
In den folgenden Abbildungen sind die Grundbelastungsarten dargestellt:
Zug- und Druckbeanspruchung
Die Berechnung von Zug- und Druckspannu...