24.4 : Spannungen unter kombinierten Belastungen

Bei der Analyse eines gebogenen Rohrs mit kreisförmigem Querschnitt, das mehreren Kräften ausgesetzt ist, ist es entscheidend, die Spannungsverteilung zu bestimmen, um die strukturelle Integrität unter verschiedenen Lastbedingungen aufrechtzuerhalten.

Der Prozess beginnt mit dem Schneiden des Rohrs an kritischen Punkten und der Analyse der inneren Kräfte und Spannungskomponenten an diesen Abschnitten, wobei der Schwerpunkt auf dem Schwerpunkt liegt. Normalspannungen, die durch Axialkräfte und Biegemomente erzeugt werden, sind entweder Druck- oder Zugspannungen und variieren über den Abschnitt von der neutralen Achse bis zu den Außenkanten.

Schubspannungen, die tangential zum Querschnitt wirken, entstehen durch Scherkräfte und Torsions- bzw. Torsionsmomente. Diese Spannungen geben Aufschluss über den gesamten Spannungszustand innerhalb des Rohrs. Darüber hinaus werden die berechneten Spannungen kombiniert, um die Hauptspannungen an bestimmten Punkten zu ermitteln, bei denen es sich um die maximalen und minimalen Normalspannungen ohne Scherkomponenten handelt.

Daraus wird die maximale Schubspannung ermittelt, ein entscheidender Faktor zur Beurteilung des Versagenspotenzials.

Das Saint-Venant-Prinzip lässt die Annahme zu, dass Spannungen in Abschnitten, die weit von den Lastangriffspunkten entfernt sind, gleichmäßig verteilt werden. Dieses Prinzip ermöglicht die Kombination von Wirkungen unterschiedlicher Belastungen durch Überlagerung, sofern die Spannungen innerhalb der proportionalen Grenzen des Materials bleiben. Diese Methode gewährleistet genaue Vorhersagen darüber, wie sich Strukturbauteile unter realen Bedingungen verhalten.