zur berechnung der schubspannungen im gebogenen stab

2
Rand 5, Heft 1 Februar 1935 Kleine Mitteilungen 79 lieu (das alaiiiiesiiiaiin-Sclirigwa3z\~erk). Die Imle .4niiilieruiig dcr \Valzgescliwindiglteil an (1, so wie die 1teil)uiig sic erzeugt, ergibt jetzt rin Itleiiies positives !I und iiegalives x, cl. 11. die \Valze zicht ctwa von C bis U das \\'alegut cin iind tlic Slrecltc A-C liemint das Walz- gut. Die \\'alegcscl~wiiidiglteit bei .l ist >)deni gezogcnen \\'alzgute zu Itleincc I). Zu erwarten ist eiue Wirknug nach Abb. 31). Quanlilaliv wird die Fragc deshalb wohl iiicht rechnerisch zu Idsen sein. Qualitativ IiiBL sich nocli I'olgcndes feststellen: 1;. Im Gebiete d-C ist die resultierende IIorimi~lalliral't, ffir den normalen Fall x> 1 chin U 11 1 e r s c h i e d zwischeii zwei Termen (Dluck - Ikibung). Im Gebiete C--0 ist die resiilliercnde Kreft die S u in me zwekr Ter- men. Ein Zuwachs des Reibungsternies hat ini Gebiete .I-C also gr6Beren EinfluR und Abb. 2. 1V. Rechnerisch etwas iiber die Lagc des l'unlitcs C aoszufindcn, scheitert an der Un- sicherhcit betreffend Zusan~menhang zwischcii Walzdiuck, lkibung und Formlnderung. Be- diiigung wird sein, daB ini Beharrungszuslaiid (wobei das Walzgut al s G aiizes keine Be- schleuniguug erhilt) in horizontaler Richlung Gleichgewiclit bestelit zwischen dzn Konipo- nenlen der Diuck- und Rci1)ungsliriifte mi- schen A-C, den analogen Koinponcnten zwi- sclien C--B und den, rolaliv nur kleinen, Be- sclileu~iib(u~~gslcrllLen zur EPIIBIIIIII~ der Ge- scliwii~digkeil VOII uI auf l~?. Es wird anf die Lsge des Punlttes C bei gegebeneni A und B (und daniit auf die Voreilung bei gegebener lI6heiiabnahme) also EinfluD zu erwarten sein von vielen Falitorell: Teinperatur, welch,e so- wohl die Rcibuiigsverhaltiiisse wie die spezi- fischen Driiclte lndert; Gcscliwindiglteit, wel- clie auch h i d e genaniiten GrBI3en bocinlluDt und ihertlies iiocli die Besclileunigungslirlfto; hlalerial des \Yalzgutes. Wcnn man sich nicht auf Blecliwalzen beschrlnkt, hat natiirlich auch die Querschniltslbrni erhebliclieii EinfluB, weil die seilliclieii L)rilcIic auch Heil)uogeii hervor- rufen, welclie die Lage des Punkles C mil beslininieii. Auch tritt daiiii ail Stelle der ein- fachen Formel p u? = P uI ein L4usdr~~ck, dcr die beiden @ u c r sc 11 n i t t e enthiilt. '1 Eben diese Erscheinung tritt auch bcim Schriigwalzen nach Man nes m an n auf (vergl. Abb. 2). Das Walzgut wird etwa zwischen C und B gezogen, der Teil A-C der Wulze hat eine erheblieh kleinere Qeschwindigkelt in der Walz- richtung, die B.uOeren Schlchte werden gehemmt und das Material von innen. aus nach C-B ge- zogcn. n Abb. 4. beim Wachsen des Reibungskoeffizienten riickt C weiter nach A, das Voreilen nimmt zu. Es ist ja (vergl. Abb. 4), wenn rq sicli auf C bezieht : p'p . acosp =p us, \vorans p'p =p + e R (1 - cosy). 2R 2R P, P uq =a cosg,(l+ - - - cosy). (P2 Setzt iiian, bei Itleinem p, COST = 1 --, 80 2 crgibt sich auniiliernd R := +y"- Teehnische Hochschule Delft. D. D r e s d e n . 429 ZUT Berechnung der Schubrpannungen Im gebogenen Stab. Bei elementarer Behandlung der Prage fiber die Verteilung der Schuhspan- nungen irn Querschnitte eines gebogenen Stabes ist es qblich - bei gerader Biegung und syminetrischem Querschnitt -, von 2 w 0 i will- kiirlichen Annalimen auszugehen. Es wird - die 2-Aclise rnit der Nullinie, die Y-Achse rnit der Symmetrig-Achse des Quorschnittes und gleichzeitig mit der Spur der Kraftebene und aer Richtung der Schubkraft eusammenfallend vorausgesetzt -, angenommen: erst en^, daW die in der Richtung der Y-Achee gehende Komponente zZy der Schub- spannung z unabhhgig von der Querschnitts- koordinate z sei. Daraus erhalt man den folgenden bekannten Ausdruck fur zzy:

Upload: a-w-sotoff

Post on 06-Jul-2016

212 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Rand 5, Heft 1 Februar 1935 Kleine Mitteilungen 79

lieu (das alaiiiiesiiiaiin-Sclirigwa3z\~erk). Die Imle .4niiilieruiig dcr \Valzgescliwindiglteil an (1, so wie die 1teil)uiig sic erzeugt, ergibt jetzt r in Itleiiies positives !I und iiegalives x , c l . 11. die \Valze zicht ctwa von C bis U das \\'alegut cin iind tlic Slrecltc A-C liemint das Walz- gut. Die \\'alegcscl~wiiidiglteit bei . l ist >)deni gezogcnen \\'alzgute zu Itleincc I).

Zu erwarten i s t eiue Wirknug nach Abb. 31).

Quanlilaliv wird die Fragc deshalb wohl iiicht rechnerisch zu Idsen sein. Qualitativ IiiBL sich nocli I'olgcndes feststellen:

1;. Im Gebiete d-C ist die resultierende IIorimi~lalliral't, ffir den normalen Fall x> 1 chin U 11 1 e r s c h i e d zwischeii zwei Termen (Dluck - Ikibung). I m Gebiete C--0 ist die resiilliercnde Kreft die S u in m e zwekr Ter- men. Ein Zuwachs des Reibungsternies ha t ini Gebiete .I-C also gr6Beren EinfluR und

Abb. 2.

1V. Rechnerisch etwas iiber die Lagc des l'unlitcs C aoszufindcn, scheitert an der Un- sicherhcit betreffend Zusan~menhang zwischcii Walzdiuck, lkibung und Formlnderung. Be- diiigung wird sein, daB ini Beharrungszuslaiid (wobei das Walzgut al s G a i i z e s keine Be- schleuniguug erh i l t ) in horizontaler Richlung Gleichgewiclit bestelit zwischen dzn Konipo- nenlen der Diuck- und Rci1)ungsliriifte mi- schen A-C, den analogen Koinponcnten zwi- sclien C--B und den, rolaliv nur kleinen, Be- sclileu~iib(u~~gslcrllLen zur EPIIBIIIIII~ der Ge- scliwii~digkeil VOII uI auf l ~ ? . Es wird anf die Lsge des Punlttes C bei gegebeneni A und B (und daniit auf die Voreilung bei gegebener lI6heiiabnahme) also EinfluD zu erwarten sein von vielen Falitorell: Teinperatur, welch,e so- wohl die Rcibuiigsverhaltiiisse wie die spezi- fischen Driiclte lndert; Gcscliwindiglteit, wel- clie auch h i d e genaniiten GrBI3en bocinlluDt und ihertlies iiocli die Besclileunigungslirlfto; hlalerial des \Yalzgutes. Wcnn man sich nicht auf Blecliwalzen beschrlnkt, hat natiirlich auch die Querschniltslbrni erhebliclieii EinfluB, weil die seilliclieii L)rilcIic auch Heil)uogeii hervor- rufen, welclie die Lage des Punkles C mil beslininieii. Auch tritt daiiii ail Stelle der ein- fachen Formel p u? = P uI ein L4usdr~~ck, dcr die beiden @ u c r sc 11 n i t t e enthiilt.

'1 Eben diese Erscheinung tritt auch bcim Schriigwalzen nach Man nes m an n auf (vergl. Abb. 2). Das Walzgut wird etwa zwischen C und B gezogen, der Teil A - C der Wulze hat eine erheblieh kleinere Qeschwindigkelt in der Walz- richtung, die B.uOeren Schlchte werden gehemmt und das Material von innen. aus nach C-B ge- zogcn.

n

Abb. 4 .

beim Wachsen des Reibungskoeffizienten riickt C weiter nach A, das Voreilen nimmt zu. Es ist ja (vergl. Abb. 4), wenn rq sicli auf C bezieht :

p'p . a c o s p = p us, \vorans

p'p = p + e R (1 - cosy).

2 R 2 R P, P

uq = a cosg,( l+ - - - cosy) .

(P2 Setzt iiian, bei Itleinem p, COST = 1 --, 80 2

crgibt sich auniiliernd R := +y"-

Teehnische Hochschule Delft.

D. D r e s d e n . 429

ZUT Berechnung der Schubrpannungen Im gebogenen Stab. Bei elementarer Behandlung der Prage fiber d ie Verteilung der Schuhspan- nungen irn Querschnitte eines gebogenen Stabes ist es qblich - bei g e r a d e r Biegung und syminetrischem Querschnitt -, von 2 w 0 i will- kiirlichen Annalimen auszugehen. Es wird - die 2-Aclise rnit der Nullinie, die Y-Achse rnit der Symmetrig-Achse des Quorschnittes und gleichzeitig mi t der Spur der Kraftebene und aer Richtung der Schubkraft eusammenfallend vorausgesetzt -, angenommen:

erst en^, daW die in der Richtung de r Y-Achee gehende Komponente zZy der Schub- spannung z u n a b h h g i g von der Querschnitts- koordinate z sei. Daraus erhalt man den folgenden bekannten Ausdruck fur zzy:

Ztsohr. f. ange#r. no I<leine Mitteilungen M S t 1 1 ~ . t11111 Ale&.

Dabei bedeuten (Abb. 1) : V dio Schubkraft, 0 das TrBgheitsmoment des Querschnittee

6, die jeweilige Ureite des Querschnittes im beziiglich der Nullinie,

Abstande y von der Nullinie, c

S , = / y b , d y . . . . (2);

I

Abb. 1.

Z w ei t e n 6, dab die resultierenden Schub- spannungen 7 auf der Hreite b, alle nach dem Schnittpunkt L, tier beitlen Tangenten niit (let Fymnietrie-Achse 0 I' gerichtrt sintl.

Wir wollen zeigen. daW die beiden Annahmen nicht unabhtingig rind sondrrn daO die zbeite eine iiotwendige Folge der ersten ist. Dabei gebrauchen wir die allgemeine Gleicigewlchts- Gleicliung :

8 , - +---+--=o ar,y a rz* . . (3). o x t ' y 0 s

Wcnn wir niit ,If tias Uiegunmmoment be- zeichnen, so liaben wir bekanntlich :

d M M j'= _. d x ? a Z = @ : ( /

a x @ Y ' a n , 1' --- - und also:

I)a aus (2)

so ergibt Gleichung (1): v v S" d E , - n 72y ~ _ _ _

D u f l y - ob,l a y ' Aus Gleichung (3) folgt nun:

1172. V S y d b u 1 d t , 0 z O by' d II b y d I /

- T Z U _ _ - - -

Daraus erlialten wir durch Integration :

Die willktirliche Funktion 9" (y) sol1 aus dor Randhedingung ermittelt werden. Wenn wir die Entfernungen der Punkte der Umfangs- liurre dee Qnerschnittes von der I'-Achse mit

El und k2 bezeichnen, 80 haben wir als Rand- bedingung die zw6i Gleichungen:

(51

und a 5 (Z),=-:,=-dy . . . . . (6), indem diem Gleichungen die B e d i n g b g aus- driicken, da13 am Querschnittsumtangdie Schub- spannungen tangential gerichtet sein miissen. Die GI. (4) und (5) ergeben leicht:

d a bv = El + & ist. Aua (4) erhalten wir nun:

ZZ. = 7"y [(; + g,, d - a1 - (2 - El ) "3 (8). b y dzi d u

Die zweite Randbedingung (6) ist rlamit gleiohfalls erftillt.

Gleichunp (8) gilt fur jeden Querschnitt, dessen Hauptrgghrits-Achse mit der Y-Achse zusarnmenf&llt. Falls die Y-Achse eine Sym- metrie-Achse des Querschnittes ist, so hab<n a i r :

und Gleichung (8) nimmt folgende Form an: El = i s , b , = 2

Es ist Ieicht zu sehcn, da13 diese Gleichung drn Inhalt der z w e i t r n der ohen getlannten Annahmsn ausdriickt, - was zu beweisen war. -

Moskau. A. W. Sotoff . 425

I

Ueber die Nullstellen dcr Besselscfren Funktionen. Aus tier Multiplikationstortuel der Uenselschen Funktion hahe ich einen Satz iiber ilit e Nullstellen hrrgeleitet, mit dessen Hilfe ich z. R. die rrste hullstelle der BesSb l~c l i en Funktion JO (I) ohne sonderliche bliihe nuf 10 Duzirnalen berechuete:

s = 2,404 825 557 7.

Um die Nullstellen von JIOO (a) und Jlnoo (I) zu finden. hat A i r e y ) schon die Multipli- kationsformel benutzt, g ing dabei aber un- mittelbar ~ o i i der Formel aus; fiir die erEte Nullstells von JIO~O (z) fand e r

x = 1018,62. Auf Grund meines Satzes bekam ich den Wert

z = 1018,660 87. Es 8011 hier gezeigt werden, wie man die

I. Wir kijiinen die Multiplikationsformel so Nullstellen so genau berechnen kann.

schreiben: