Vorwort | 9 |
Verwendete Bezeichnungen | 11 |
Indizes | 12 |
1 Einführung | 13 |
1.1 Aufgabe der Festigkeitsberechnung | 13 |
1.2 Einiges zur Lösung von Aufgaben | 16 |
2 Grundlagen | 19 |
2.1 Einführung | 19 |
2.2 Normal- und Schubspannungen | 20 |
2.3 Der einachsige Spannungszustand | 21 |
2.3.1 Spannung, Formänderung, das Hookesche Gesetz | 21 |
2.3.2 Das Festigkeitsverhalten verschiedener Werkstoffe | 24 |
2.4 Der ebene Spannungszustand für Schubspannung | 27 |
2.5 Die Belastungsfälle nach Bach | 28 |
2.6 Die Dauer-, Zeit- und Betriebsfestigkeit | 31 |
2.7 Die Kerbwirkung | 34 |
2.8 Die Bauteilsicherheit | 37 |
2.9 Zusammenfassung | 40 |
3 Zug und Druck | 43 |
3.1 Einführung | 43 |
3.2 Die Spannung | 43 |
3.2.1 Schnitt senkrecht zur Achse | 43 |
3.2.2 Beliebiger Schnitt | 45 |
3.3 Die Formänderung | 53 |
3.4 Die Formänderungsarbeit | 63 |
3.5 Flächenpressung, Lochleibung | 69 |
3.6 Zusammenfassung | 71 |
4 Biegung | 75 |
4.1 Einführung | 75 |
4.2 Allgemeines | 76 |
4.3 Die Grundgleichung der Biegung | 78 |
4.4 Das Biegemoment und die Querkraft | 91 |
4.4.1 Analytische Lösung für Träger auf zwei Stützen und eingespannten Träger | 91 |
4.4.2 Rahmen | 110 |
4.5 Schnittgrößen im räumlichen Kräftesystem | 118 |
4.6 Axiale Flächenmomente und Widerstandsmomente | 122 |
4.6.1 Flächenmomente einfacher Flächen für eine vorgegebene Achse | 122 |
4.6.2 Umrechnung eines Flächenmoments auf eine parallele Achse (Steinerscher Satz) | 124 |
4.6.3 Flächenmomente zusammengesetzter Flächen | 128 |
4.6.4 Das Widerstandsmoment | 134 |
4.7 Die Formänderung | 142 |
4.7.1 Die Integrationsmethode | 142 |
4.7.2 Überlagerung einzelner Belastungsfälle | 154 |
4.7.3 Bestimmung der Deformation aus der Formänderungsarbeit (Satz von Castigliano)/Kraftgrößenverfahren | 159 |
4.7.4 Verfahren nach Mohr und Föppl | 165 |
4.8 Die schiefe Biegung | 176 |
4.8.1 Profile mit zwei senkrecht zueinander stehenden Symmetrieachsen | 176 |
4.8.2 Symmetrieachse senkrecht zur Belastungsebene | 181 |
4.8.3 Unsymmetrische Profile und Hauptachsen | 182 |
4.9 Zusammenfassung | 198 |
5 Schub | 203 |
5.1 Einführung | 203 |
5.2 Der Satz von den zugeordneten Schubspannungen | 203 |
5.3 Schubspannungen in einem auf Biegung beanspruchten Träger | 205 |
5.4 Der Schubmittelpunkt | 213 |
5.5 Abscheren | 214 |
5.6 Zusammenfassung | 217 |
6 Verdrehung | 219 |
6.1 Einführung | 219 |
6.2 Verdrehung eines Kreiszylinders | 220 |
6.2.1 Die Spannungen | 220 |
6.2.2 Die Formänderung | 227 |
6.3 Verdrehung beliebiger Querschnitte | 232 |
6.3.1 Der Vollquerschnitt | 232 |
6.3.2 Der Hohlquerschnitt | 236 |
6.4 Die Formänderungsarbeit | 240 |
6.5 Zusammenfassung | 242 |
7 Das Stabilitätsproblem Knickung | 245 |
7.1 Einführung | 245 |
7.2 Stabilität eines Druckstabes | 245 |
7.3 Die Knickspannung und der Schlankheitsgrad | 248 |
7.4 Die elastische Knickung nach Euler | 251 |
7.5 Die elastisch-plastische Knickung | 258 |
7.6 Allgemeine Hinweise zur Stabilitätsberechnung | 260 |
7.7 Beispiele | 261 |
7.8 Zusammenfassung | 268 |
8 Der ebene Spannungszustand | 271 |
8.1 Einführung | 271 |
8.2 Das Hauptachsenproblem | der Mohrsche Spannungskreis | 272 |
8.3 Die verschiedenen Beanspruchungsarten | 283 |
8.3.1 Zug | 283 |
8.3.2 Druck | 284 |
8.3.3 Verdrehung | 285 |
8.4 Zusammenfassung | 286 |
9 Zusammengesetzte Beanspruchung | 289 |
9.1 Einführung | 289 |
9.2 Addition von Normalspannungen | 290 |
9.2.1 Zug und Biegung | 290 |
9.2.2 Druck und Biegung | 293 |
9.3 Zusammensetzung von Normal- und Schubspannung | 293 |
9.3.1 Bruchhypothesen und Vergleichsspannungen | 293 |
9.3.2 Biegung und Verdrehung | 303 |
9.3.3 Biegung und Schub | 309 |
9.3.4 Verdrehung und Zug/Druck | 311 |
9.3.5 Mehrachsiger Zug/Druck | 314 |
9.4 Zusammenfassung | 315 |
10 Versuch einer wirklichkeitsnahen Festigkeitsberechnung | 317 |
10.1 Einführung | 317 |
10.2 Problembeschreibung | 318 |
10.3 Der Festigkeitsnachweis | 326 |
10.3.1 Berechnungskonzepte | 326 |
10.3.2 Der statische Festigkeitsnachweis | 329 |
10.3.3 Der Dauerfestigkeitsnachweis | 335 |
10.3.4 Hinweis zum Betriebsfestigkeitsnachweis | 357 |
10.4 Zusammenfassung | 363 |
11 Die statisch unbestimmten Systeme | 367 |
11.1 Einführung | 367 |
11.2 Reduktion von statisch unbestimmten Systemen | 367 |
11.3 Zug | 371 |
11.4 Biegung | 377 |
11.4.1 Integrations-Verfahren | 377 |
11.4.2 Das Kraftgrößenverfahren | 380 |
11.4.3 Überlagerung bekannter Belastungsfälle | 384 |
11.5 Zusammenfassung | 386 |
12 Verschiedene Anwendungen | 387 |
12.1 Einführung | 387 |
12.2 Die Wärmespannung | 387 |
12.2.1 Die Wärmedehnungszahl | 387 |
12.2.2 Die Spannungen | 388 |
12.3 Umlaufende Bauteile | 394 |
12.3.1 Der umlaufende Stab | 394 |
12.3.2 Der umlaufende Ring | 395 |
12.3.3 Die umlaufende Scheibe gleicher Dicke | 396 |
12.3.4 Scheibe gleicher Festigkeit | 402 |
12.4 Zylinder und Kugel unter Innendruck | 402 |
12.4.1 Der dünnwandige Behälter | 402 |
12.4.2 Der dickwandige Zylinder | 405 |
Anhang | 407 |
Differentiation und Integration mit Hilfe des Föppl-Symbols | 407 |
Tabellenanhang | 411 |
Literatur | 437 |
Index | 441 |