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Ebener und einachsiger Spannungszustand — Transcript

by Medien für die Lehre · 2,817 words · 553 segments · language en · Watch on YouTube

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  1. 0:00[Musik]
  2. 0:07wir haben uns jetzt die ganze Zeit mit
  3. 0:09dem Spannungstensor im 3D im Raum
  4. 0:13befasst jetzt ist es aber so dass wir ja
  5. 0:16hauptsächlich mit Strukturen zu tun
  6. 0:17haben wo man gewisse Vereinfachungen
  7. 0:19vornehmen kann und diese Vereinfachungen
  8. 0:21sind meistens der Gestalt dass man
  9. 0:22Dimensionen vernachlässigt wenn sich z.B
  10. 0:25hier so eine Tischplatte vorstellen da
  11. 0:26weiß man okay ich kann die dicke
  12. 0:28vernachlässigen und eigentlich ist das
  13. 0:30eine Struktur die nur in zwei dre
  14. 0:32Richtungen hauptsächlich existent ist
  15. 0:35und dann eben auch dementsprechend
  16. 0:36belastet wird und wir haben z.B aber
  17. 0:39auch Strukturen wo sie zwei Dimensionen
  18. 0:41vernachläsigen können und W wir dann zu
  19. 0:43einer
  20. 0:441D Struktur kommen das heißt es ist
  21. 0:47vielleicht durchaus von Interesse sich
  22. 0:49mal den Spannungstensor anzugucken nicht
  23. 0:52nur für den dreidimensionalen Fall
  24. 0:54sondern vielleicht auch für die Fälle wo
  25. 0:56wir eben eine geringere Dimensionalität
  26. 0:59vorliegen haben und das führt mich zum
  27. 1:01ersten zum sogenannten Ebenen
  28. 1:04Spannungszustand ein ebener
  29. 1:06Spannungszustand ist wie folgt definiert
  30. 1:08stellen Sie sich eine Ebene vor beliebig
  31. 1:12auf diese jetzt ein Koordinatensystem
  32. 1:14das ist jetzt ihr ihr Koordinatensystem
  33. 1:17was eben sinnvollerweise in diese Ebenen
  34. 1:19legen diese betrachten hineinlegen und
  35. 1:21jetzt sind alle Spannungen in
  36. 1:24Schnittflächen senkrecht zu einer Achse
  37. 1:28idealerweise der Ache die normal auf
  38. 1:30meiner Fläche steht senkrecht dazu
  39. 1:34spannungsfrei das heißt ich habe hier
  40. 1:36mein mein meine Ebene meine Struktur und
  41. 1:41alle Schnitte senkrecht dazu sind
  42. 1:43spannungsfrei das heißt wenn ich mir
  43. 1:45hier z.B angucke senkrecht zu E3 die
  44. 1:48Fläche die ich dann erhalte das ist
  45. 1:49jetzt hier die Oberfläche und ich habe
  46. 1:51darauf keine Spannungen wirken das heißt
  47. 1:54ich habe keine Normalspannungen in drei
  48. 1:56Richtungen wirken und auch keine
  49. 1:58entsprechenden Schubspannungen diese
  50. 2:01Ebene ist spannungsfrei meine Spannungen
  51. 2:04selbst finden nur in dieser Ebene statt
  52. 2:09und deswegen spricht man von einem
  53. 2:11sogenannten Ebenen Spannungszustand weil
  54. 2:13die Spannungen nur in einer Ebene
  55. 2:16vorliegen und das ist z.B eine
  56. 2:18Vereinfachung die man bei der
  57. 2:20sogenannten Theorie der Scheiben die wir
  58. 2:22später noch kennenlernen werden vornimmt
  59. 2:24ich betrachte dort dann nur
  60. 2:26zweidimensionale Körper und sage dass in
  61. 2:29dies Körpern eben auch nur
  62. 2:31zweidimensionale
  63. 2:32Spannungszustände vorliegen und wie
  64. 2:35vereinfacht sich unser Spannungstensor
  65. 2:37wenn wir sozusagen diese dritte
  66. 2:38Dimension vernachlässigen weil die
  67. 2:41Spannungen eben in dieser dritten
  68. 2:42Dimension Null sind gut der
  69. 2:44Spannungstensor verhält sich dann wie
  70. 2:58folgt ich fange mal an mit dem Beispiel
  71. 3:02hier konkret dass eben alle Flächen
  72. 3:04senkrecht wie eben gezeigt zur E3 aachse
  73. 3:07spannungsfrei
  74. 3:19sind das heißt wenn ich einen Schnitt
  75. 3:24senkrecht zur E3 eine Fläche senkrecht
  76. 3:27zur E3 aachse
  77. 3:28betrachte wirken darauf keine Spannungen
  78. 3:31und sie erinnern sich ja dass der zweite
  79. 3:34Index die Orientierung der Fläche der
  80. 3:39Schnittfläche angegeben hat das heißt
  81. 3:41alle spannungskomponente die als zweite
  82. 3:45als zweiten Index hier in diesem
  83. 3:46speziellen Fall die drei aufscheinen
  84. 3:49haben die sind eben jetzt per Definition
  85. 3:52des Ebenen spannungszustandes
  86. 3:55ull und mein Spannungstensor vereinfacht
  87. 3:58sich dann konkret wie folgt
  88. 4:10all diese Komponenten die hier hinten
  89. 4:12die drei aufscheinen hatten sind Null
  90. 4:16und aufgrund der Symmetrie des
  91. 4:18spannungstensors natürlich auch die
  92. 4:20Komponenten die zu Anfang die drei
  93. 4:23aufschein haben und das entspricht
  94. 4:25eigentlich nichts anderem als dass
  95. 4:28ich bei meinem
  96. 4:30Spannungstensor die dritte Zeile und die
  97. 4:33dritte Spalte einfach wegstreiche und
  98. 4:36ihr haltet dann einen reduzierten ein
  99. 4:39auf den zweidimensionalen Fall
  100. 4:41reduzierten Spannungstensor der wie
  101. 4:43folgt
  102. 4:50aussieht und diese Komponenten sind
  103. 4:54jetzt eben nur Alpha und Beta die laufen
  104. 4:58jetzt eben nur von 1 bis 2 das heißt
  105. 5:01anstatt der im Raum gegebenen sechs
  106. 5:05unabhängigen Größen habe ich im zwei
  107. 5:07diimensionalen Fall nur noch drei
  108. 5:10vorliegen die vierte ergibt sich eben
  109. 5:12aus der Symmetrie das ist eben die
  110. 5:15gleich dem anderen nebiagonalelement ist
  111. 5:18für diesen reduzierten zweidimensionalen
  112. 5:22Spannungstensor möchte ich jetzt genau
  113. 5:23die
  114. 5:24gleichen Aktion durchen wie wir vorher
  115. 5:26für den dreidimensionalen
  116. 5:27Spannungstensor gemacht haben das heißt
  117. 5:28als allererst gucken wir uns einmal an
  118. 5:30wie sich dieser Spannungstensor verhält
  119. 5:32wenn man das Basissystem dreht und der
  120. 5:35Vorteil der der Tatsache dass wir jetzt
  121. 5:37eben im 2D sind ist eben der dass wir es
  122. 5:40jetzt wirklich auch anschaulich mal
  123. 5:41zeichnerisch darstellen können was
  124. 5:43denind eigentlich ein Wechsel und eine
  125. 5:46Drehung der Basis eigentlich bedeutet
  126. 5:48dazu haben wir einmal hier ein Element
  127. 5:53ausgeschnitten sehen hier sozusagen
  128. 5:55unser
  129. 5:57ausgangselement und wir wir würden jetzt
  130. 6:00normalerweise bei der gegebenen Basis E1
  131. 6:02z.B uns diesen Schnitt hier
  132. 6:05angucken und für diesen Schnitt
  133. 6:08entsprechend die Spannungen ermitteln
  134. 6:09und nun wollen wir aber drehen und zwar
  135. 6:12um den winkel
  136. 6:15f in das
  137. 6:17System Tilde und was heißt das
  138. 6:20eigentlich das heißt dass wir unsere
  139. 6:22Schnittfläche drehen wir drehen nicht
  140. 6:24mehr so wie eben angezeichnet eben im
  141. 6:28senkrechten sondern wir drehen
  142. 6:30jetzt unsere Schnittfläche das heißt wir
  143. 6:33schneiden unseren Körper jetzt eben
  144. 6:34genau um diesen winkel f gedreht auf und
  145. 6:38betrachten eben die darauf stehenden
  146. 6:41Spannungen Tilde das ist das was wir
  147. 6:44machen wenn wir sagen okay wir nehmen
  148. 6:46eine Drehung eine Drehung der Basis
  149. 6:51vor und all die Beziehungen die wir
  150. 6:54jetzt brauchen um eben dann eben
  151. 6:56dementsprechend diese
  152. 6:58transformationsbeziehungen von den
  153. 7:00Spannungen 1 in die Spannungen σ 11
  154. 7:05Tilde zu kommen die kennen wir alle
  155. 7:07schon die haben wir schon alle
  156. 7:08hergeleitet für den dreidimensionalen
  157. 7:10Fall und jetzt haben wir einfach nur
  158. 7:11eine eben dementsprechend
  159. 7:15reduzierte Problematik vorliegen ne das
  160. 7:18heißt wir streichen einfach die dritte
  161. 7:20Zeile und die dritte Spalte all unserer
  162. 7:22Tensoren und kommen dann eigentlich
  163. 7:23genau zu den Beziehungen die wir
  164. 7:24brauchen ich werde das jetzt einfach mal
  165. 7:28vorführen
  166. 7:32als allererstes haben wir die
  167. 7:34drehbeziehung in der wir von unserem
  168. 7:36ausgangskoordinatensystem E1 in unser
  169. 7:38aus Ei in unser Ausgangs unser
  170. 7:40zielkoordinatensystem Ei Tilde kommen
  171. 7:43und wir drehen um die dreiachse deswegen
  172. 7:45rotationstensor R3 und wir erhalten
  173. 7:54dann eben um genau umgekehrt von dem
  174. 7:58tildensystem in das ausgangssystem zu
  175. 8:00kommen verwenden wir wieder die
  176. 8:02Orthogonalität des drehensors das heißt
  177. 8:03mal R hoch t und haben dann so die
  178. 8:06Wechselbeziehung um dann bliebig
  179. 8:07zwischen den Basen hin und her switchen
  180. 8:09zu können und wir setzen das jetzt eben
  181. 8:11für die konkret für die drehtensoren ein
  182. 8:13wieo ein drehtensor aussieht das wissen
  183. 8:15wir
  184. 8:28schon und da der drehtensor eben
  185. 8:30orthogonal ist waren beim Tilde Tensor
  186. 8:33eben einfach nur die
  187. 8:38nebendiagonalelemente vertauscht die
  188. 8:41setze ich jetzt ein in die Beziehung für
  189. 8:44den
  190. 8:45Spannungstensor diese Drehung der Basen
  191. 8:48setzt sich jetzt ein in die Beziehung
  192. 8:49für den Spannungstensor jetzt allerdings
  193. 8:51für den 2D
  194. 8:58Spannungstensor
  195. 9:02mit eben den oben gewonnenen Beziehung
  196. 9:05und die Komponenten meines drehtensors
  197. 9:08auch das können sie sich wieder
  198. 9:10hervorholen aus der Betrachtung der
  199. 9:12Drehung in dem Kapitel der
  200. 9:14mathematischen Grundlagen ähm dort
  201. 9:16ergeben sich die Komponenten des
  202. 9:18drehtensors wie
  203. 9:28folgt
  204. 9:30sie gelangten ganz einfach zu diesen
  205. 9:31Beziehung wenn sie jetzt wirklich diese
  206. 9:34Gleichung hier einfach konkret für unser
  207. 9:37Beispiel wo wir eben um die e3achse
  208. 9:39drehen auswerten und sie gelangen dann
  209. 9:41eben zu den
  210. 9:44Vektoren ne e Delta und hier eben einmal
  211. 9:48dann eben die Komponenten der Drehung
  212. 9:51das sind dann eben dann die gedrehten
  213. 9:53basistensoren basistensor genau und das
  214. 9:55setze ich jetzt eben genau in diese
  215. 9:57Beziehung hier oben für den
  216. 9:59Spannungstensor
  217. 10:09ein und diesen Ausdruck der Skalare kann
  218. 10:13ich
  219. 10:14zusammenfassen zu den Komponenten meines
  220. 10:18spannungstensors im gedrehten
  221. 10:21Koordinatensystem kann man Delta
  222. 10:24Tilde und erhalte dann für meinen
  223. 10:27Spannungstensor im drehten
  224. 10:29Koordinatensystem Tilde die Darstellung
  225. 10:32σ GMA Delta mal der
  226. 10:34tensobasis im gedrehten
  227. 10:37Koordinatensystem im Tilden
  228. 10:42Koordinatensystem das heißt das ist
  229. 10:44eigentlich relativ analog zu dem was wir
  230. 10:46eben für den dreidimensionalen Fall
  231. 10:47hatten nur dass jetzt eben
  232. 10:49unsere Komponenten unsere Indizes nicht
  233. 10:51mehr von 1 bis 3 sondern eben nur von 1
  234. 10:54bis 2
  235. 10:55laufen und wenn man dieses jetzt
  236. 10:58wirklich einmal wirklich konkret
  237. 11:01auswertet und für die rkomponenten auch
  238. 11:04wirklich die
  239. 11:05richtungs cousiniie und die sinusse die
  240. 11:08sinusausdrücke einsetzt erhalten wir
  241. 11:10dann eben am Ende wieder die bekannten
  242. 11:13transformationsbeziehungen die wir auch
  243. 11:14schon für den dreidimensional gefall
  244. 11:16fallall gewonnen hatten jetzt eben nur
  245. 11:18für den zweidimensionalen
  246. 11:27fallall
  247. 11:39das heißt wenn Sie ein gegebenen
  248. 11:42Spannungszustand haben sie haben einen
  249. 11:44Spannungstensor mit den Komponenten σ1
  250. 11:471σ 22 und σ2 12 und sie wollen jetzt
  251. 11:53diesen Spannungstensor oder das
  252. 11:56Basissystem einfach um einen gewissen
  253. 11:58Winkel drehen nämlich um den winkel f
  254. 12:00können Sie mit diesen drei Gleichungen
  255. 12:02hier
  256. 12:03direkt die Spannungen im gedrehten
  257. 12:07Koordinatensystem berechnen und das
  258. 12:09heißt eigentlich nichts anderes als dass
  259. 12:11sie jetzt die Spannungen eben in diesem
  260. 12:15gedrehten Schnitt
  261. 12:20berechnen alternativ hätte man bei der
  262. 12:23Herleitung dieser
  263. 12:25transformationsbeziehung die ich Ihnen
  264. 12:26gerade gezeigt hatte da sind wir ja von
  265. 12:28der Formel haben wir die formale
  266. 12:29Herleitung vorgenommen aus der
  267. 12:31Definition des drehtensors alternativ
  268. 12:34hätte man auch diese Beziehung gewinnen
  269. 12:37können indem man
  270. 12:38gleichgewichtsbetrachtungen hier an
  271. 12:40diesem Element vorgenommen hätte das
  272. 12:43heißt alternativ das können sie mals
  273. 12:45Übung machen stellen Sie einfach mal das
  274. 12:47Gleichgewicht auf mit den hier
  275. 12:50angezeigten Spannungen vergessen Sie
  276. 12:52dabei nicht dass ein Gleichgewicht nur
  277. 12:53mit Kräften und nicht mit
  278. 12:56ähm Spannungen gemacht werden kann das
  279. 12:59heißt Sie müssen in diesem Fall eben
  280. 13:01über die Fläche auch integrieren
  281. 13:03sozusagen das heißt auch die Fläche muss
  282. 13:05dort reinspielen und so gelange sie
  283. 13:08genau auf die gleichen
  284. 13:10transformationsbeziehungen vielleicht
  285. 13:11auf eine etwas anschau anschaulichen Art
  286. 13:14und Weise im dreidimensionalen hatten
  287. 13:16wir uns als nächstes gefragt ob es
  288. 13:18ausgezeichnete Richtungen gibt in denen
  289. 13:21die Schubspannungen schwinden und nur
  290. 13:24Normalspannungen übrig blieben und diese
  291. 13:26Normalspannungen dann auch extremal
  292. 13:29wurden das nannten wir die
  293. 13:30Hauptrichtungen und die hauptspannungen
  294. 13:33und genau diese gleiche Fragestellung
  295. 13:34die ist natürlich noch vorhanden wenn
  296. 13:36wir uns auf den reduzierten
  297. 13:37zweidimensionalen Raum beziehen das
  298. 13:39heißt auch hier stellen wir uns jetzt
  299. 13:40die Frage wie bestimme ich die
  300. 13:42hauptspannungen und die zugehörigen
  301. 13:45Hauptrichtungen um diese Hauptspannung
  302. 13:47zu bestimmen haben wir eigentlich alle
  303. 13:48Methoden schon kennengelernt konkret
  304. 13:50haben wir genau zwei Methoden
  305. 13:51kennengelernt einmal als wir die
  306. 13:54hauptträgheitsmomente bestimmt hatten
  307. 13:55haben wir einen Weg kennengelernt und wo
  308. 13:58wir über die Extremwertaufgabe der
  309. 14:01transformationsbeziehungen gegangen sind
  310. 14:03wo wir die transformationsbeziehungen
  311. 14:06abgeleitet haben und dann eben nach
  312. 14:08Extrempunkten gesucht haben das war der
  313. 14:09eine weg und der zweite Weg den haben
  314. 14:11wir bei den hauptspannungen im
  315. 14:143D vollzogen das war die Formulierung
  316. 14:18dieses Problems als
  317. 14:19Eigenwertproblem ich möchte jetzt hier
  318. 14:21einmal genau den gleichen Weg verfolgen
  319. 14:23wir das bei der Ermittlung der
  320. 14:26hauptträgheitsmomente gemacht haben das
  321. 14:27heißt auch hier möch ich die
  322. 14:30transformationsbeziehungen in eine
  323. 14:32extremwertaaufgabe überführen und wenn
  324. 14:34wir das gemacht hatten dann gelangten
  325. 14:36wir am Ende zu dieser Beziehung mit dem
  326. 14:38Tangens 2 f und diese Beziehung war ja
  327. 14:41nicht eindeutig weil der Winkel die
  328. 14:43tangensbeziehung natürlich immer in 90°
  329. 14:45Abständen in PI halben Abständen
  330. 14:47sozusagen sich wiederholt und wir haben
  331. 14:50daraufhin dann eben additionstheoreme
  332. 14:53verwendet und sind dann zu eindeutigen
  333. 14:55Winkelbeziehungen gekommen Sinus und
  334. 14:57Cosinus Beziehung mit den wir eindeutig
  335. 14:59diesen Winkel um den wir drehen mussten
  336. 15:01bestimmen konnten und wenn wir das hier
  337. 15:04bei den hauptspannungen machen würden
  338. 15:05wir die Beziehungen wie folgt
  339. 15:15lauten das heißt das ist eigentlich
  340. 15:17genau die gleiche Beziehung die wir
  341. 15:19vorhin schon für die
  342. 15:23hauptträgheitmomente hatten dort war der
  343. 15:25Winkel F0 bezeichnet dann eben den kel
  344. 15:28die man drehen muss um in das
  345. 15:30haupttrekatsystem des Querschnitts zu
  346. 15:31kommen hier ist es jetzt der Winkel in
  347. 15:34den ich drehen muss um dann in die
  348. 15:36hauptspannungsrichtung zu kommen und
  349. 15:38statt der Flächenträgheitsmomente der JS
  350. 15:40tauchen hier in diesem Ausdruck jetzt
  351. 15:42eben die Komponenten des
  352. 15:44spannungstensors auf und analog ergibt
  353. 15:47sich das natürlich für die zweite
  354. 15:49Beziehung die
  355. 15:57cosinusbeziehung
  356. 16:00und mit diesen beiden Beziehungen kann
  357. 16:02ich dann eben direkt meine
  358. 16:05Winkel meine me diesen Winkel bestimmen
  359. 16:09der hauptspannungsrichtung und wenn ich
  360. 16:10diesen Winkel vull diese Beziehungen
  361. 16:12dann in die transformationsbeziehungen
  362. 16:14oben einsetze erhalte ich dann direkt
  363. 16:15meine hauptspannungen wie
  364. 16:26folgt und das ist die Beziehung bzw die
  365. 16:30zwei Beziehung weil ich ja ein und Z
  366. 16:32habe mit den ich dann direkt die
  367. 16:36Beträge meiner hauptspannungen
  368. 16:39ausrechnen kann bei einem gegebenen
  369. 16:43beliebigen
  370. 16:46Spannungszustand bei der Ermittlung der
  371. 16:48hauptnormalspannungen war die Frage die
  372. 16:50ob es einen Winkel gibt den ich schneide
  373. 16:52wo dann eben diese Normalspannungen
  374. 16:55maximal bzw extremal wurden es gibt auch
  375. 16:58eine minimale Spannung und äh die
  376. 17:02Schubspannungen verschwanden
  377. 17:04gleichzeitig in diesem Schnitt diese
  378. 17:07Frage des extremwertes kann ich
  379. 17:08natürlich auch für die Schubspannungen
  380. 17:10stellen das heißt ich kann auch nach
  381. 17:12einem Winkel suchen nach einem
  382. 17:14Schnittwinkel undter demem die
  383. 17:16Schubspannungen extremal werden das
  384. 17:19einzige was ich dabei wissen muss ist
  385. 17:21dass im gegensat zu den
  386. 17:23hauptnormalspannungen zu dem Schnitt zu
  387. 17:25den
  388. 17:25hauptnormalspannungen beim Schnitt zu
  389. 17:27den Haupt Schubspannungen die
  390. 17:30Normalspannungen nicht verschwinden das
  391. 17:33heißt anders als bei den
  392. 17:34hauptnmalspannung wo mein σ12 dann eben
  393. 17:370 war wird das hier im Falle der
  394. 17:40hauptschubspannungen nicht der Fall sein
  395. 17:41das heißt σ11 und σ22 werden nicht
  396. 17:44unbedingt Null sein und auch hier werden
  397. 17:47wir diese Richtung mit der man unter der
  398. 17:51der Schub maximal wird über eine
  399. 17:54extremwertaaufgabe
  400. 17:56bestimmen die extremwertafgabe bekommen
  401. 17:59wir aus der
  402. 18:00transformationsbeziehung der
  403. 18:02Schubspannungen das heißt wir
  404. 18:06haben die Beziehung mit der wir eben
  405. 18:10unsere Schubspannung im gedrehten System
  406. 18:16ermitteln und diese Bedingung diese
  407. 18:19transformationsbedingung muss gleich
  408. 18:20null se das muss extremal sein und wenn
  409. 18:22ich also diese
  410. 18:23transformationsbeziehung zur
  411. 18:25Schubspannung ableite erhalte ich
  412. 18:26folgenden Ausdruck
  413. 18:35und auch das konnte ich jetzt wieder
  414. 18:36freistellen und ich halte die eigentlich
  415. 18:38schon bekannte
  416. 18:49tangensbeziehung nur dass in dieser
  417. 18:51Beziehung jetzt natürlich nicht mehr der
  418. 18:52Winkel F0 auftauchte das war ja unsere
  419. 18:56Hauptrichtung sondern der Winkel viel
  420. 18:59Stern das ist der Winkel der uns die
  421. 19:01Schubspannungen maximal werden lässt und
  422. 19:05auch hier haben wir wieder die
  423. 19:06Problematik dass diese tangensbeziehung
  424. 19:08natürlich nicht eindeutig ist und ich
  425. 19:10kann eben entsprechend über die schon
  426. 19:12bekannten
  427. 19:13additionstheoreme auch hier zu
  428. 19:15eindeutigen Beziehung gelangen die dann
  429. 19:18wie folgt
  430. 19:27aussehen
  431. 19:33und mit diesen beiden Beziehungen
  432. 19:34gelingt es mir
  433. 19:36eeutig mein Winkel vi Stern zu
  434. 19:44bestimmen hier ist noch interessant ein
  435. 19:47Zusammenhang zwischen diesen beiden
  436. 19:48Richtungen herzustellen das heißt
  437. 19:50einerseits der Richtung die meine
  438. 19:52Normalspannungen normal maximal extremal
  439. 19:55werden ließ und die Schubspannungen
  440. 19:58verschwinden ließ das war der Winkel F0
  441. 20:01und dem winkel f Stern der meine
  442. 20:05hauptchubspannungen ergibt wo die
  443. 20:06Schubspannungen also extremal
  444. 20:11werden wenn man sich die beiden
  445. 20:13beziehungsgleichungen oder die beiden
  446. 20:14bestimmungsleichungen anguckt erkennt
  447. 20:17man dabei folgenden
  448. 20:25Zusammenhang es folgt aus einem
  449. 20:27einfachen enten
  450. 20:32Vergleich und das kann ich dann wie
  451. 20:34folgt zusammenfassen ich bekomme also
  452. 20:35die Beziehung zwischen dem winkel f
  453. 20:37Stern der meine Schubspannung extremal
  454. 20:39werden lässt und dem Winkel F0 wie folgt
  455. 20:41das stelle ich jetzt nach F Stern frei
  456. 20:44und
  457. 20:47sehe der Schnitt der meine
  458. 20:49Schubspannungen extremal werden lässt
  459. 20:52dass der einfach
  460. 20:54um pi4 das sind
  461. 20:5745° verschoben gegenüber dem Winkel ist
  462. 21:02der meine hauptnormalspannungen erliebt
  463. 21:05das was jetzt noch übrig bleibt ist wir
  464. 21:07kennen jetzt also den Winkel unterdem
  465. 21:09die Schubspannungen extremal werden
  466. 21:11jetzt geht es natürlich noch darum diese
  467. 21:13Schubspannung auch zu
  468. 21:16berechnen und dazu setze ich jetzt ganz
  469. 21:18einfach die für vi Stern gewonnene
  470. 21:21Beziehung in die
  471. 21:22transformationsgleichung ein und erhalte
  472. 21:27dann
  473. 21:33bzw wenn ich
  474. 21:35eben nicht die Komponenten des gegebenen
  475. 21:38spannungszustandes des gebenen
  476. 21:40spannungstensors verwenden werde sondern
  477. 21:42ich zufällig z.B die hauptpannungen
  478. 21:44schon kenne kann ich auch alternativ die
  479. 21:47Schubspannungen erhalten
  480. 21:53zu und das was ich jetzt als
  481. 21:55allerletztes noch bestimmen muss ich
  482. 21:57habe zu gesagt zu dieser Problematik
  483. 21:59dass die Normalspannungen nicht
  484. 22:01verschwinden in diesem Schritt das
  485. 22:03gucken wir uns jetzt einfach auch noch
  486. 22:04mal an das heißt wir setzen jetzt den
  487. 22:06Winkel V Stern auch noch in die
  488. 22:08transformationsbeziehung für die
  489. 22:10Normalspannungen ein und erhalten dann
  490. 22:12folgenden
  491. 22:14Ausdruck das sind jetzt die σ11 und 22
  492. 22:19Spannungen im Schnitt
  493. 22:25Stern und die gehen eben aus ein Drehung
  494. 22:29der des des spannungstensors des
  495. 22:31gegebenen spannungszustandes um diesen
  496. 22:33Winkel vi Stern
  497. 22:39hervor und Sie sehen dass eben dann die
  498. 22:43Normalspannungen in diesem Schnitt eben
  499. 22:46nicht
  500. 22:48verschwinden wir haben uns den Ebenen
  501. 22:51Spannungszustand angeguckt wo wir gesagt
  502. 22:54hatten okay wir
  503. 22:56haben eine Situation vorliegen wo wir
  504. 22:59sagen dass alle Flächen die senkrecht zu
  505. 23:03einer Achse liegen die auf einer Ebene
  506. 23:08steht dass die spannungsfrei sind und
  507. 23:10wir gelangten so zu dem sogenannten
  508. 23:12ebenenspannungszustand das heißt ich
  509. 23:13hätte Spannungen die nur noch in dieser
  510. 23:1512 Ebene wirkten und genau das Gleiche
  511. 23:19kann ich jetzt natürlich auch machen
  512. 23:20dass wenn ich sage okay es soll nicht
  513. 23:23nur alle Spannungen senkrecht zur
  514. 23:25dreiachse sondern z.B auch alle
  515. 23:27Spannungen senkrecht zur
  516. 23:30zweiachse verschwinden das heißt
  517. 23:33eigentlich verbleiben dann nur noch
  518. 23:36Spannungen in Richtung meiner
  519. 23:40einsachse und dann spreche ich vom
  520. 23:42sogenannten einachsigen
  521. 23:45Spannungszustand vom dreidimensionalen
  522. 23:48Spannungstensor sind wir auf den Ebenen
  523. 23:50Spannungszustand und jetzt auf den
  524. 23:52einachsigen Spannungszustand
  525. 23:55heruntergekommen hier in unserem
  526. 23:57Beispiel wollen wir jetzt mal definieren
  527. 24:00dass alle Flächen die senkrcht zu E3 und
  528. 24:03zuur E2 Achse stehen dass die
  529. 24:05spannungsfrei sein das ergt dann eben
  530. 24:07für unsere
  531. 24:08spannungskomponente
  532. 24:13folgendes und das gibt uns den
  533. 24:16einachsigen
  534. 24:19Spannungszustand und wenn wir das wieder
  535. 24:22uns im Spannungstensor in den
  536. 24:24Komponenten des spannungstensors
  537. 24:25angucken sehen wir folgendes
  538. 24:36dass alle Komponenten die hinten die
  539. 24:40Z oder die D stehen haben und natürlich
  540. 24:43aufgrund der Symmetrie auch vorne stehen
  541. 24:45haben dass die eben Null sind und das
  542. 24:49kommt einem Streichen der dritten Spalte
  543. 24:53und der dritten Zeile und der zwe te und
  544. 24:58der zweiten Zeile gleich und das was
  545. 25:01dann übrig bleibt das ist
  546. 25:07dann unser
  547. 25:10eindimensionaler
  548. 25:12Spannungszustand und der
  549. 25:14Spannungstensor vereinfacht sich in
  550. 25:16diesem Fall wie
  551. 25:21folgt es verbleibt nur noch die ein
  552. 25:26Basis und die Komponente
  553. 25:34σ1

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