20.13 : Exzentrische axiale Belastung in einer Symmetrieebene

Eine exzentrische axiale Belastung tritt auf, wenn eine axiale Belastung von der Schwerpunktachse eines Strukturelements weg ausgeübt wird. Dieses Szenario kommt im Ingenieurwesen häufig vor, wo Strukturelemente aufgrund verschiedener Design- oder Funktionsanforderungen möglicherweise nicht direkt ausgerichtet sind.

In solchen Fällen können die Schnittgrößen innerhalb des Bauteilquerschnitts analysiert werden, indem sowohl eine Axialkraft am Schwerpunkt als auch ein Biegemoment berücksichtigt werden, das durch die Verschiebung der Last verursacht wird. Diese Verschiebung erzeugt ein Moment und erzeugt ein Paar, das ausgeglichen werden muss, um das Gleichgewicht aufrechtzuerhalten. Die resultierende Spannung über den Querschnitt ist eine Kombination aus gleichmäßiger Spannung aufgrund der direkten Axiallast und variierender Spannung aufgrund des Biegemoments.

Die Spannungsverteilung über den Querschnitt ist linear, was zu unterschiedlichen Spannungen auf beiden Seiten des Schwerpunkts führt – eine Seite erfährt Druck und die gegenüberliegende Seite Spannung. Bei dieser Analyse wird davon ausgegangen, dass das Material innerhalb seiner elastischen Grenzen bleibt und dass die Verformungen die Verschiebung der Last nicht wesentlich verändern. Es ist hauptsächlich auf die geraden, unverzogenen Segmente eines Elements anwendbar. Solche Überlegungen sind von entscheidender Bedeutung für die Gewährleistung der strukturellen Integrität und Stabilität technischer Konstruktionen, insbesondere wenn Komponenten ungewöhnlichen Belastungskonfigurationen ausgesetzt sein können.