Elastische Querverformung
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Wenn ein Drehmoment auf die Oberfläche eines Körpers ausgeübt wird, entsteht gleichzeitig ein Bereich, in dem das Material komprimiert wird, und ein anderer Bereich, in dem es sich ausdehnt. Dies führt zu einer Bewegung, die senkrecht zum Normalenvektor der Oberfläche verläuft. Dieses Phänomen wird als Querdeformation bezeichnet.
ID:(2064, 0)
Modell
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Parameter
Variablen
Berechnungen
Berechnungen
Berechnungen
Gleichungen
$ E =2 G (1+ \nu )$
E =2* G *(1+ nu )
$ \tau = G \gamma $
tau = G * gamma
$ w =\displaystyle\frac{1}{2} E ( \epsilon_1 ^2+ \epsilon_2 ^2+ \epsilon_3 ^2) \displaystyle\frac{1}{2} G ( \gamma_1 ^2+ \gamma_2 ^2+ \gamma_3 ^2)$
w = E *( e_1 ^2+ e_2 ^2+ e_3 ^2)/2 + G *( g_1 ^2+ g_2 ^2+ g_3 ^2)/2
$ w =\displaystyle\frac{1}{2} E ( \sigma_1 ^2+ \sigma_2 ^2+ \sigma_3 ^2)+ \displaystyle\frac{1}{2 G }( \tau_1 ^2+ \tau_2 ^2+ \tau_3 ^2)$
w = E *( s_1 ^2+ s_2 ^2+ s_3 ^2)/2 + G *( t_1 ^2+ t_2 ^2+ t_3 ^2)/2
$ W =\displaystyle\frac{1}{2} V G \gamma ^2$
W = V * G * g^2/2
$ W =\displaystyle\frac{1}{2 G } V \tau ^2$
W = V * t ^2/(2* G )
$ W =\displaystyle\frac{1}{2 E } V ( \sigma_1 ^2+ \sigma_2 ^2+ \sigma_3 ^2)+\displaystyle\frac{1}{2 G } V ( \tau_1 ^2+ \tau_2 ^2+ \tau_3 ^2)$
W = V *( s_1 ^2 + s_2 ^2 + s_3 ^2)/(2* E )+ V * ( t_1 ^2+ t_2 ^2+ t_3 ^2)/(2* G )
$ W =\displaystyle\frac{1}{2} V E ( \epsilon_1 ^2+ \epsilon_2 ^2+ \epsilon_3 ^2) +\displaystyle\frac{1}{2} V G ( \gamma_1 ^2+ \gamma_2 ^2+ \gamma_3 ^2)$
W =( V * E /2)( e_1 ^2+ e_2 ^2+ e_3 ^2)+( V * G/2)( g_1 ^2+ g_2 ^2+ g_3 ^2)
ID:(15373, 0)
Hooke Gesetz für den Scher Fall
Gleichung
Bei Scherung geht die Verformung nicht mit einer Dehnung oder Stauchung einher, sondern mit einem seitlichen Versatz der Würfelflächen. Die Scherung wird daher durch den Winkel
$ \tau = G \gamma $ |
wobei
ID:(3771, 0)
Schubmodul
Gleichung
Der Schubmodul
u
$ E =2 G (1+ \nu )$ |
wobei
ID:(3772, 0)
Scherenergie
Gleichung
Analog zur Dehnungsenergie ist die Scherenergie proportional zum Quadrat des Scherwinkels
$ W =\displaystyle\frac{1}{2} V G \gamma ^2$ |
ID:(3789, 0)
Energie Scheren und Torsion
Gleichung
Da die Dehnungsenergie ist
$W=\displaystyle\frac{1}{2}VG\gamma^2$
mit dem Hookschen Gesetz für Materialien
$\tau=G\gamma$
erhält man:
$ W =\displaystyle\frac{1}{2 G } V \tau ^2$ |
ID:(3791, 0)
Verformung und Scherenergie
Gleichung
Das Verhältnis von Energie
$W=\displaystyle\frac{1}{2}VE\epsilon^2$
und die Scherenergie mit Winkel
$W=\displaystyle\frac{1}{2}VG\gamma^2$
lässt sich auf den dreidimensionalen Fall verallgemeinern:
$ W =\displaystyle\frac{1}{2} V E ( \epsilon_1 ^2+ \epsilon_2 ^2+ \epsilon_3 ^2) +\displaystyle\frac{1}{2} V G ( \gamma_1 ^2+ \gamma_2 ^2+ \gamma_3 ^2)$ |
wobei
ID:(3766, 0)
Spannung und Torsion Energie
Gleichung
Mit dem Zusammenhang von Energie
$W=\displaystyle\frac{1}{2}VE(\epsilon_1^2+\epsilon_2^2+\epsilon_3^2)$
und Hooksches Gesetz für kontinuierliches Material
$\sigma_i=E\epsilon_i$
Energie kann als Funktion der Spannung geschrieben werden
$ W =\displaystyle\frac{1}{2 E } V ( \sigma_1 ^2+ \sigma_2 ^2+ \sigma_3 ^2)+\displaystyle\frac{1}{2 G } V ( \tau_1 ^2+ \tau_2 ^2+ \tau_3 ^2)$ |
wobei
ID:(3767, 0)
Dehnungsenergiedichte und Scher
Gleichung
Da die Energie
$ W =\displaystyle\frac{1}{2} V E ( \epsilon_1 ^2+ \epsilon_2 ^2+ \epsilon_3 ^2) +\displaystyle\frac{1}{2} V G ( \gamma_1 ^2+ \gamma_2 ^2+ \gamma_3 ^2)$ |
wobei
$ w =\displaystyle\frac{ W }{ V }$ |
Also hat man:
$ w =\displaystyle\frac{1}{2} E ( \epsilon_1 ^2+ \epsilon_2 ^2+ \epsilon_3 ^2) \displaystyle\frac{1}{2} G ( \gamma_1 ^2+ \gamma_2 ^2+ \gamma_3 ^2)$ |
wobei
ID:(3768, 0)
Energiedichte Spannung und Torsion
Gleichung
Da die Energie
$ W =\displaystyle\frac{1}{2 E } V ( \sigma_1 ^2+ \sigma_2 ^2+ \sigma_3 ^2)+\displaystyle\frac{1}{2 G } V ( \tau_1 ^2+ \tau_2 ^2+ \tau_3 ^2)$ |
wobei
$ w =\displaystyle\frac{ W }{ V }$ |
Also hat man:
$ w =\displaystyle\frac{1}{2} E ( \sigma_1 ^2+ \sigma_2 ^2+ \sigma_3 ^2)+ \displaystyle\frac{1}{2 G }( \tau_1 ^2+ \tau_2 ^2+ \tau_3 ^2)$ |
wobei
ID:(3769, 0)