Elastische Verformungen, Spannungen und Kräfte
Die Festigkeitslehre ist ein klassisches Thema des Maschinenbaus. Es wird untersucht, wie sich Belastungen auf Bauteile auswirken, welche Spannungen und Verformungen dabei auftreten und ob die Bauteile dem standhalten. Die Belastungen können beispielsweise Druck, Zug oder Verdrehungen sein. Die Anwendung auf konkrete Fälle ist oft komplex. Man benötigt gute Kenntnisse über die elastischen Eigenschaften eines Stoffs, also wie sich Elastizitätsmodul, Poissonzahl, Kompressionsmodul und Schubmodul auswirken. Weiter stößt man dabei immer wieder auf Differenzialgleichungen, deren Lösung eingehende mathematische Kenntnisse erfordert.
Beispiel
Ein geschlitzter Kreisring wird geweitet, indem er auf eine konische Antriebswelle geschoben wird, deren Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser des Kreisrings. Aufgrund der elastischen Eigenschaften des Rings kann die genaue Form bestimmt werden, die der Kreisring auf der Welle annimmt.
Die Spannungen im Ring führen entlang der Berührfläche zu variierenden Kräften auf die Welle. Damit kann die Bremswirkung des Rings auf die Welle ermittelt werden.
Bildquellen:
Bild 1: © Ingenieurbüro für FEM-Strukturanalysen
Bild 2: © Detlev Louis Motorrad-Vertriebsgesellschaft mbH
Bild 3: © Rotek Handels GmbH