Hookesches Gesetz – Querverformungskoeffizient. Verformungen

Hookesches Gesetz – Querverformungskoeffizient.  Verformungen
Hookesches Gesetz – Querverformungskoeffizient. Verformungen

9. Absolut und relative Verformung unter Spannung (Kompression). Poissonzahl.

Ändert ein Balken der Länge unter Einwirkung einer Kraft seinen Längswert um , so nennt man diesen Wert absolute Längsverformung (absolute Verlängerung oder Verkürzung). In diesem Fall wird auch eine transversale absolute Verformung beobachtet.

Das Verhältnis wird als relative Längsdehnung und das Verhältnis als relative Querdehnung bezeichnet.

Das Verhältnis wird Poissonzahl genannt und charakterisiert die elastischen Eigenschaften des Materials.

Die Poissonzahl ist signifikant. (für Stahl ist es gleich)

10. Formulieren Sie das Hookesche Gesetz für Spannung (Druck).

Ich forme. In den Querschnitten eines Balkens unter zentraler Spannung (Druck) sind die Normalspannungen gleich dem Verhältnis der Längskraft zur Fläche Querschnitt:

II-Form. Die relative Längsdehnung ist daher direkt proportional zur Normalspannung.

11. Wie werden Spannungen in den Quer- und Schrägabschnitten eines Balkens ermittelt?

– Kraft gleich dem Produkt aus Spannung und Fläche des geneigten Abschnitts:

12. Mit welcher Formel lässt sich die absolute Dehnung (Verkürzung) eines Balkens bestimmen?

Die absolute Verlängerung (Verkürzung) eines Balkens (Stabs) wird durch die Formel ausgedrückt:

, d.h.

Wenn man bedenkt, dass der Wert die Steifigkeit des Querschnitts eines Balkens mit einer Länge darstellt, können wir daraus schließen: Die absolute Längsverformung ist direkt proportional zur Längskraft und umgekehrt proportional zur Steifigkeit des Querschnitts. Dieses Gesetz wurde erstmals 1660 von Hooke formuliert.

13. Wie werden Temperaturverformungen und Spannungen ermittelt?

Mit steigender Temperatur nehmen die mechanischen Festigkeitseigenschaften der meisten Materialien ab, mit sinkender Temperatur nehmen sie zu. Zum Beispiel für die Stahlsorte St3 bei und ;

bei und , d.h. .

Die Dehnung eines Stabes beim Erhitzen wird durch die Formel bestimmt, wobei der lineare Ausdehnungskoeffizient des Stabmaterials und die Länge des Stabes sind.

Im Querschnitt entstehend normale Spannung. Mit sinkender Temperatur verkürzt sich der Stab und es entstehen Druckspannungen.

14. Charakterisieren Sie das Spannungs-(Kompressions-)Diagramm.

Die mechanischen Eigenschaften von Materialien werden durch die Prüfung von Proben und die Erstellung entsprechender Grafiken und Diagramme ermittelt. Am gebräuchlichsten ist der statische Zugversuch (Druckversuch).

Grenze der Proportionalität (bis zu dieser Grenze gilt das Hookesche Gesetz);

Materialstreckgrenze;

Festigkeitsgrenze des Materials;

(bedingten) Stress brechen;

Punkt 5 entspricht der wahren Bruchspannung.

1-2 Materialflussbereich;

2-3 Zone der Materialhärtung;

und – das Ausmaß der plastischen und elastischen Verformung.

Elastizitätsmodul bei Zug (Druck), definiert als: , d. h. .

15. Welche Parameter charakterisieren den Plastizitätsgrad eines Materials?

Der Grad der Plastizität eines Materials kann durch folgende Werte charakterisiert werden:

Relative Restdehnung – als Verhältnis der Restverformung der Probe zu ihrer ursprünglichen Länge:

Wo ist die Länge der Probe nach dem Bruch? Der Wert liegt für verschiedene Stahlsorten zwischen 8 und 28 %;

Restliche relative Verengung – als Verhältnis der Querschnittsfläche der Probe an der Bruchstelle zur ursprünglichen Fläche:

wo ist die Querschnittsfläche der zerrissenen Probe an der dünnsten Stelle des Halses? Der Wert reicht von wenigen Prozent für spröden Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt bis zu 60 % für Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt.

16. Probleme bei der Berechnung der Zugfestigkeit (Druckfestigkeit) gelöst.

Die Gesetze von R. Hooke und S. Poisson

Betrachten wir die in Abb. gezeigten Verformungen des Stabes. 2.2.

Reis. 2.2 Längs- und Querverformungen wenn es gedehnt wird

Bezeichnen wir mit der absoluten Dehnung des Stabes. Im gestreckten Zustand ist dies ein positiver Wert. Durch – absolute Querverformung. Im gestreckten Zustand ist dies ein negativer Wert. Die Vorzeichen von und ändern sich entsprechend während der Kompression.

Beziehung

(Epsilon) oder , (2.2)

namens relative Dehnung. Unter Spannung ist es positiv.

Beziehung

Oder , (2.3)

wird als relative Querdehnung bezeichnet. Bei Dehnung ist es negativ.

R. Hooke entdeckte 1660 ein Gesetz, das besagte: „Wie groß ist die Dehnung, so groß ist die Kraft.“ In der modernen Schrift wird das Gesetz von R. Hooke wie folgt geschrieben:

das heißt, die Spannung ist proportional zur relativen Dehnung. Dabei ist der Elastizitätsmodul erster Art von E. Young eine physikalische Konstante im Rahmen des Gesetzes von R. Hooke. Für Verschiedene Materialien es ist anders. Für Stahl beträgt er beispielsweise 2 · 10 6 kgf/cm 2 (2 · 10 5 MPa), für Holz – 1 · 10 5 kgf/cm 2 (1 · 10 4 MPa), für Gummi – 100 kgf/cm 2 ( 10 MPa) usw.

In Anbetracht dessen erhalten wir a

Wo - Längskraft am Kraftwerk;

– Länge des Leistungsteils;

– Steifigkeit bei Zug und Druck.

Das heißt, die absolute Verformung ist proportional zur auf den Kraftabschnitt wirkenden Längskraft, der Länge dieses Abschnitts und umgekehrt proportional zur Zug-Druck-Steifigkeit.

Bei der Berechnung wird auf die Einwirkung äußerer Lasten zurückgegriffen

wo ist die äußere Längskraft;

– die Länge des Stababschnitts, auf den es einwirkt. Dabei kommt der Grundsatz der Unabhängigkeit der Krafteinwirkung zur Anwendung*).

S. Poisson hat bewiesen, dass das Verhältnis gilt Konstante, das heißt, unterschiedlich für verschiedene Materialien

oder , (2.7)

Wo ist das S. Poisson-Verhältnis? Dies ist im Allgemeinen ein negativer Wert. In Fachbüchern wird sein Wert mit „modulo“ angegeben. Für Stahl beträgt er beispielsweise 0,25...0,33, für Gusseisen 0,23...0,27, für Gummi 0,5 und für Kork 0. Bei Holz kann er jedoch auch mehr als 0,5 betragen.

Experimentelle Studie Verformungsprozesse und

Bruch von Zug- und Druckstäben

Der russische Wissenschaftler V.V. Kirpichev bewies, dass die Verformungen geometrisch ähnlicher Proben ähnlich sind, wenn die auf sie einwirkenden Kräfte ähnlich angeordnet sind, und dass man anhand der Testergebnisse einer kleinen Probe die mechanischen Eigenschaften des Materials beurteilen kann. In diesem Fall wird natürlich der Skalenfaktor berücksichtigt, für den ein experimentell ermittelter Skalenfaktor eingeführt wird.

Zugfestigkeitstabelle für Weichstahl

An Zugmaschinen werden Versuche mit gleichzeitiger Aufzeichnung des Bruchdiagramms in den Koordinaten – Kraft, – absolute Verformung durchgeführt (Abb. 2.3, a). Anschließend wird das Experiment neu berechnet, um ein bedingtes Diagramm in Koordinaten zu erstellen (Abb. 2.3, b).

Aus dem Diagramm (Abb. 2.3, a) ist Folgendes ersichtlich:

– Das Hookesche Gesetz gilt bis zu diesem Punkt;

– von Punkt zu Punkt bleiben die Verformungen elastisch, aber das Hookesche Gesetz gilt nicht mehr;

– Von Punkt zu Punkt nehmen die Verformungen zu, ohne dass sich die Belastung erhöht. Dabei wird das Zementgerüst aus Ferritkörnern des Metalls zerstört und die Belastung auf diese Körner übertragen. Chernov-Luders-Scherlinien erscheinen (in einem Winkel von 45° zur Probenachse);

– von Punkt zu Punkt – die Stufe der Sekundärhärtung des Metalls. An dem Punkt, an dem die Belastung ihr Maximum erreicht, kommt es zu einer Verengung im geschwächten Abschnitt der Probe – dem „Hals“;

– an der Stelle – wird die Probe zerstört.

Reis. 2.3 Diagramme des Stahlbruchs unter Zug und Druck

Mithilfe der Diagramme können wir die folgenden wichtigsten mechanischen Eigenschaften von Stahl ermitteln:

– Grenze der Verhältnismäßigkeit – höchste Spannung, bis zu dem das Hookesche Gesetz gültig ist (2100...2200 kgf/cm 2 oder 210...220 MPa);

– Elastizitätsgrenze – die höchste Spannung, bei der Verformungen noch elastisch bleiben (2300 kgf/cm 2 oder 230 MPa);

– Streckgrenze – Spannung, bei der die Verformungen zunehmen, ohne die Belastung zu erhöhen (2400 kgf/cm 2 oder 240 MPa);

- Zugfestigkeit – Spannung, die der größten Belastung entspricht, der die Probe während des Experiments standgehalten hat (3800...4700 kgf/cm 2 oder 380...470 MPa);

Wenn Zugkräfte entlang der Achse des Balkens wirken, nimmt seine Länge zu und seine Querabmessungen ab. Wenn Druckkräfte wirken, tritt das gegenteilige Phänomen auf. In Abb. Abbildung 6 zeigt einen Balken, der durch zwei Kräfte P gedehnt wird. Infolge der Spannung verlängerte sich der Balken um den Betrag Δ l, Was heisst absolute Dehnung, und wir bekommen absolute Querkontraktion Δa .

Man nennt das Verhältnis der absoluten Dehnung und Verkürzung zur ursprünglichen Länge bzw. Breite des Balkens relative Verformung. In diesem Fall spricht man von der relativen Verformung Längsverformung, A - relative Querverformung. Man nennt das Verhältnis der relativen Querdehnung zur relativen Längsdehnung Poissonzahl: (3.1)

Die Poissonzahl für jedes Material als elastische Konstante wird experimentell bestimmt und liegt innerhalb der Grenzen: ; für Stahl.

Im Rahmen elastischer Verformungen wurde festgestellt, dass die Normalspannung direkt proportional zur relativen Längsverformung ist. Diese Abhängigkeit heißt Hookesches Gesetz:

, (3.2)

Wo E- Proportionalitätskoeffizient, genannt Modul der normalen Elastizität.

Vorlesung Nr. 5

Thema: " Spannung und Kompression»

Fragen:

1. Normalspannungen auf Zug und Druck

2. Bestimmung der Längs- und Querverformung. Hookes Gesetz

4. Temperaturstress

5. Montagespannungen

1. Normale Zug- und Druckspannungen

Wenn man auf der Oberfläche eines prismatischen Stabes ein Gitter aus Linien parallel und senkrecht zur Stabachse anbringt und eine Zugkraft darauf ausübt, kann man sicherstellen, dass die Gitterlinien auch nach der Verformung senkrecht zueinander bleiben (siehe Abb. 1).

Reis. 1

Alle horizontalen Linien, wie z. B. cd, bewegen sich nach unten, bleiben aber horizontal und gerade. Es ist auch davon auszugehen, dass sich im Inneren des Stabes das gleiche Bild befindet, d.h. „Querschnitte eines Stabes, die vor der Verformung flach und normal zu ihrer Achse sind, bleiben nach der Verformung flach und normal zu ihrer Achse.“ Diese wichtige Hypothese wird Hypothese der ebenen Schnitte oder Bernoulli-Hypothese genannt. Die auf der Grundlage dieser Hypothese erhaltenen Formeln werden durch experimentelle Ergebnisse bestätigt.

Dieses Bild der Verformungen gibt Anlass zu der Annahme, dass in Querschnitten nur Normalspannungen wirken, die an allen Punkten des Abschnitts identisch sind, und Tangentialspannungen gleich Null sind. Treten Tangentialspannungen auf, würde es zu Winkelverformungen kommen und die Winkel zwischen Längs- und Querlinie wären nicht mehr gerade. Wären die Normalspannungen nicht an allen Stellen des Querschnitts gleich, gäbe es dort, wo die Spannungen höher sind, eine stärkere Verformung und die Querschnitte wären daher nicht eben und parallel. Indem wir die Hypothese ebener Schnitte akzeptieren, beweisen wir dies
.

Da die Längskraft die Resultierende der Schnittgrößen ist
, das auf unendlich kleinen Flächen entsteht (siehe Abbildung 3.2), kann dargestellt werden als:

Reis. 2

Aus dem Integralzeichen lassen sich konstante Größen entnehmen:

wobei A die Querschnittsfläche ist.

Wir erhalten eine Formel zum Ermitteln von Normalspannungen bei Zug oder Druck:

(1)

Dies ist eine der wichtigsten Formeln für die Festigkeit von Materialien, daher werden wir sie in einem Rahmen hervorheben und dies auch in Zukunft tun.

Im gedehnten Zustand positiv, wenn komprimiert - negativ.

Wenn nur eine äußere Kraft auf den Balken einwirkt F, Das

N= F,

und Spannungen können durch die Formel bestimmt werden:

2. Bestimmung der Längs- und Querverformung

Im elastischen Betriebsstadium der meisten Strukturmaterialien hängen Spannung und Dehnung durch eine direkte Beziehung zusammen, die als Hookesches Gesetz bezeichnet wird:

(2)

wobei E der Längselastizitätsmodul oder Young-Modul ist, gemessen in MPa, der die Steifigkeit des Materials charakterisiert, d. h. Fähigkeit, Verformungen zu widerstehen, ihre Werte sind in den Tabellen des Nachschlagewerks angegeben;

 relative Längsverformung, ein dimensionsloser Wert, da:

; (3)

 absolute Dehnung des Stabes, m;

l Anfangslänge, m.

Je höher der Wert des Längselastizitätsmoduls E ist, desto geringer ist die Verformung. Beispielsweise ist für Stahl E = 2,110 5 MPa und für Gusseisen E = (0,75...1,6)10 5 MPa, daher erhält ein Strukturelement aus Gusseisen unter den gleichen anderen Bedingungen eine größere Wirkung Verformung als bei Stahl. Dies ist nicht mit der Tatsache zu verwechseln, dass eine bis zum Bruch gebrachte Stahlstange eine deutlich größere Verformung aufweist als eine Gusseisenstange. Dabei handelt es sich nicht um eine endgültige Verformung, sondern um eine Verformung im elastischen Stadium, d. h. ohne das Auftreten plastischer Verformungen und unter gleicher Belastung.

Lassen Sie uns das Hookesche Gesetz umwandeln, indem wir aus Gleichung (3.3) ersetzen:

Ersetzen wir den Wert aus Formel (1):

(4)

Wir haben eine Formel für die absolute Verlängerung (Verkürzung) des Stabes erhalten. Im gedehnten Zustand
positiv, während der Kompression – negativ. Arbeiten EA wird als Steifigkeit des Balkens bezeichnet.

Beim Strecken wird der Stab dünner, beim Zusammendrücken wird er dicker. Die Änderung der Querschnittsabmessungen wird als Querverformung bezeichnet. Beispielsweise hatte ein rechteckiger Abschnitt vor dem Laden eine Breite B und Abschnittshöhe H, und nach dem Laden  B 1 Und H 1 . Relative Querverformung für die Abschnittsbreite:

für Abschnittshöhe:

Isotrope Materialien haben in allen Richtungen die gleichen Eigenschaften. Deshalb:

Bei Zug ist die Querdehnung negativ, bei Druck positiv.

Das Verhältnis von Quer- zu Längsdehnung wird als Querdehnungsverhältnis oder Poissonzahl bezeichnet:

(5)

Es wurde experimentell festgestellt, dass im elastischen Betriebsstadium jedes Materials der Wert und ständig. Es liegt innerhalb von 0 0,5 und für Baumaterialien ist in den Referenztabellen angegeben.

Aus der Abhängigkeit (5) können wir die folgende Formel erhalten:

(6)

Bei Zug (Druck) bewegen sich die Querschnitte des Balkens in Längsrichtung. Verschiebung ist eine Folge von Verformung, diese beiden Konzepte müssen jedoch klar unterschieden werden. Für den Stab (siehe Abb. 3) ermitteln wir die Größe der Verformung und erstellen ein Verschiebungsdiagramm.

Reis. 3

Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, dehnt sich das Stangensegment AB nicht aus, sondern erhält eine Bewegung, da sich das Segment CB verlängert. Seine Dehnung beträgt:

Wir bezeichnen die Verschiebungen der Querschnitte mit . Im Abschnitt C ist die Verschiebung Null. Von Abschnitt C bis Abschnitt B ist die Verschiebung gleich der Dehnung, d. h. steigt proportional zu
im Abschnitt B. Für Abschnitte von B nach A sind die Verschiebungen gleich und gleich
, da dieser Abschnitt des Stabes nicht verformt wird.

3. Statisch unbestimmte Probleme

Als statisch unbestimmt gelten Systeme, bei denen die Kräfte nicht allein mit statischen Gleichungen bestimmt werden können. Alle statisch unbestimmten Systeme verfügen über „zusätzliche“ Verbindungen in Form von zusätzlichen Befestigungen, Stangen und anderen Elementen. Solche Verbindungen werden als „überflüssig“ bezeichnet, weil sie im Hinblick auf die Gewährleistung des Gleichgewichts des Systems oder seiner geometrischen Unveränderlichkeit nicht notwendig sind und ihre Anordnung konstruktiven oder betrieblichen Zwecken dient.

Die Differenz zwischen der Anzahl der Unbekannten und der Anzahl unabhängiger Gleichgewichtsgleichungen, die für ein gegebenes System aufgestellt werden können, charakterisiert die Anzahl zusätzlicher Unbekannter oder den Grad der statischen Unbestimmtheit.

Statisch unbestimmte Systeme werden gelöst, indem man Gleichungen für die Verschiebung bestimmter Punkte aufstellt, deren Anzahl gleich dem Unbestimmtheitsgrad des Systems sein muss.

Auf einen an beiden Enden starr befestigten Stab soll eine Kraft wirken F(siehe Abb. 4). Lassen Sie uns die Reaktionen der Stützen bestimmen.

Reis. 4

Wir werden die Reaktion der Stützen nach links richten, da die Kraft F nach rechts wirkt. Da das Gewicht der Kraft entlang einer Linie wirkt, kann nur eine Gleichung des statischen Gleichgewichts aufgestellt werden:

-B+F-C=0;

Also zwei unbekannte Reaktionen der Träger B und C und eine Gleichung des statischen Gleichgewichts. Das System ist einmal statisch unbestimmt. Um es zu lösen, müssen Sie daher eine zusätzliche Gleichung erstellen, die auf den Bewegungen von Punkt C basiert. Lassen Sie uns die richtige Unterstützung gedanklich verwerfen. Aufgrund der Kraft F wird die linke Seite des VD-Stabs gedehnt und Abschnitt C verschiebt sich um den Betrag dieser Verformung nach rechts:

Durch die Stützreaktion C wird der Stab komprimiert und der Abschnitt wird um den Verformungsgrad des gesamten Stabes nach links verschoben:

Die Stütze lässt weder eine Bewegung des Abschnitts C nach links noch nach rechts zu, daher muss die Summe der Verschiebungen aus den Kräften F und C gleich Null sein:

|

Indem wir den Wert von C in die statische Gleichgewichtsgleichung einsetzen, bestimmen wir die zweite Reaktion des Trägers:

4. Temperaturstress

In statisch unbestimmten Systemen können Spannungen bei Temperaturänderungen auftreten. Lassen Sie den an beiden Enden fest verschlossenen Stab auf eine bestimmte Temperatur erhitzen
Hagel (siehe Abb. 5).

Reis. 5

Beim Erhitzen dehnen sich die Körper aus und der Stab neigt dazu, sich um den Betrag zu verlängern:

Wo  Längenausdehnungskoeffizient,

l- Originallänge.

Die Stützen erlauben keine Verlängerung der Stange, daher wird die Stange um den Betrag zusammengedrückt:

Nach Formel (4):

=
;

weil das:

(7)

Wie aus Formel (7) ersichtlich ist, hängen Temperaturspannungen nicht von der Länge des Stabes ab, sondern nur vom Längenausdehnungskoeffizienten, dem Längselastizitätsmodul und Temperaturänderungen.

Temperaturbelastungen können hohe Werte erreichen. Um sie zu reduzieren, sind in Bauwerken spezielle Temperaturspalte (z. B. Lücken in Schienenstößen) oder Ausgleichsvorrichtungen (z. B. Bögen in Rohrleitungen) vorgesehen.

5. Montagespannungen

Strukturelemente können bei der Herstellung Maßabweichungen aufweisen (z. B. durch Schweißen). Bei der Montage stimmen die Abmessungen nicht überein (z. B. Schraubenlöcher) und beim Zusammenbau der Einheiten wird Kraft aufgewendet. Dadurch entstehen Schnittgrößen in Bauteilen ohne äußere Belastung.

Lassen Sie einen Stab zwischen zwei starren Dichtungen einführen, deren Länge gleich ist A größer sein als der Abstand zwischen den Stützen (siehe Abb. 6). Der Stab wird komprimiert. Bestimmen wir die Spannung mit Formel (4):

(8)

Reis. 6

Wie aus Formel (8) ersichtlich ist, sind Einbauspannungen direkt proportional zum Maßfehler A. Daher ist es ratsam, zu haben a=0, insbesondere für kurze Ruten, da umgekehrt proportional zur Länge.

Bei statisch unbestimmten Systemen wird jedoch gezielt auf Einbauspannungen zurückgegriffen, um die Tragfähigkeit des Bauwerks zu erhöhen.

Veränderung der Größe, des Volumens und möglicherweise der Form des Körpers, mit Äußerer Einfluss darauf wird in der Physik Deformation genannt. Ein Körper verformt sich, wenn er gedehnt, komprimiert und/oder seine Temperatur ändert.

Eine Verformung entsteht, wenn verschiedene Körperteile unterschiedliche Bewegungen ausführen. Wenn beispielsweise an den Enden einer Gummischnur gezogen wird, bewegen sich ihre verschiedenen Teile relativ zueinander und die Schnur wird verformt (gedehnt, verlängert). Bei der Verformung verändern sich die Abstände zwischen Atomen oder Molekülen von Körpern, wodurch elastische Kräfte entstehen.

An einem Ende sei ein gerader, langer Balken mit konstantem Querschnitt befestigt. Das andere Ende wird durch Krafteinwirkung gedehnt (Abb. 1). In diesem Fall verlängert sich der Körper um einen Betrag, der als absolute Dehnung (oder absolute Längsverformung) bezeichnet wird.

An jeder Stelle des betrachteten Körpers liegt ein identischer Spannungszustand vor. Die lineare Verformung () bei Zug und Druck solcher Objekte wird als relative Dehnung (relative Längsverformung) bezeichnet:

Relative Längsdehnung

Die relative Längsverformung ist eine dimensionslose Größe. In der Regel ist die relative Dehnung deutlich kleiner als eins ().

Die Dehnungsdehnung wird üblicherweise als positiv und die Druckdehnung als negativ betrachtet.

Wenn die Spannung im Balken einen bestimmten Grenzwert nicht überschreitet, wurde experimentell folgender Zusammenhang festgestellt:

wo ist die Längskraft in den Querschnitten des Balkens; S ist die Querschnittsfläche des Balkens; E – Elastizitätsmodul (Young-Modul) – physikalische Größe, charakteristisch für die Steifigkeit des Materials. Berücksichtigt man, dass die Normalspannung im Querschnitt ():

Die absolute Dehnung eines Balkens kann ausgedrückt werden als:

Ausdruck (5) ist eine mathematische Darstellung des Gesetzes von R. Hooke, das die direkte Beziehung zwischen Kraft und Verformung unter kleinen Lasten widerspiegelt.

In der folgenden Formulierung wird das Hookesche Gesetz nicht nur bei der Betrachtung der Spannung (Druck) eines Balkens verwendet: Die relative Längsverformung ist direkt proportional zur Normalspannung.

Relative Scherdehnung

Während der Scherung wird die relative Verformung durch die Formel charakterisiert:

wo ist die relative Verschiebung; - absolute Verschiebung der Schichten parallel zueinander; h ist der Abstand zwischen den Schichten; - Scherwinkel.

Das Hookesche Verschiebungsgesetz lautet wie folgt:

Dabei ist G der Schermodul und F die scherverursachende Kraft parallel zu den Scherschichten des Körpers.

Beispiele für Problemlösungen

BEISPIEL 1

Übung Wie groß ist die relative Dehnung eines Stahlstabes, wenn sein oberes Ende bewegungslos fixiert ist (Abb. 2)? Querschnittsfläche des Stabes. Am unteren Ende der Stange ist eine Masse von kg befestigt. Bedenken Sie, dass die Eigenmasse der Stange viel geringer ist als die Masse der Last.

Lösung Die Kraft, die die Streckung der Stange bewirkt, ist gleich der Schwerkraft der Last, die sich am unteren Ende der Stange befindet. Diese Kraft wirkt entlang der Stabachse. Wir finden die relative Dehnung des Stabes als:

Wo . Bevor Sie die Berechnung durchführen, sollten Sie den E-Modul für Stahl in Fachbüchern finden. Pa.

Antwort

BEISPIEL 2

Übung Die untere Basis eines Metallquaders mit einer quadratischen Grundfläche mit der Seite a und der Höhe h ist fest befestigt. Auf die obere Basis wirkt parallel zur Basis eine Kraft F (Abb. 3). Was ist die relative Scherdehnung ()? Betrachten Sie den Schubmodul (G) als bekannt.